Đánh giá khả năng tạo CHHBMSH do các chủng vi khuẩn phân lập từ mùn khoan dầu khí Vũng Tàu và ảnh hưởng của chúng lên khả năng phân huỷ dầu

1
MỞ ĐẦU

Cơng nghiệp dầu khí là một trong những ngành cơng nghiệp quan trọng,
đem lại lợi ích vơ cùng lớn cho nền kinh tế quốc dân. Nguồn ngun liệu dầu
khí tạo ra rất nhiều sản phẩm phục vụ cho hầu hết các lĩnh vực cơng nghiệp,
nơng nghiệp, đời sống xã hội, an ninh quốc phòng… Bất kì một nước nào sở
hữu nguồn tài ngun q giá này đều có tiềm năng phát triển kinh tế vượt trội,
vì vậy nó khơng ngừng được tìm kiếm, khai thác và với quy mơ ngày càng tăng.
Đặc biệt với một nước đang phát triển như nước ta thì vai trò của nó lại càng
quan trọng.
Hiện Việt Nam là nước khai thác dầu đứng thứ 3 Đơng Nam Á, tấn dầu đầu
tiên được khai thác vào năm 1986 tại Vũng Tàu, tính đến năm 2004 đã khai thác
được tấn dầu thứ 140 triệu tấn, hàng năm đem lại một phần ba nguồn ngân sách
quốc gia. Hoạt động thăm dò khai thác dầu khí diễn ra hết sức sơi nổi ở thềm lục
địa phía Nam và đang có xu hướng chuyển sang miền Bắc như ở Thái Bình, Hải
Phòng.
Bên cạnh những mặt tích cực đó, hoạt động khai thác càng mạnh mẽ cũng
đồng nghĩa với việc thải ra mơi trường càng nhiều phế thải và tình trạng ơ nhiễm
lại trầm trọng thêm. Trong ngành cơng nghiệp dầu khí, mùn khoan là một nguồn
chất thải vơ cùng lớn và có nguy cơ gây ơ nhiễm rất cao, đặc biệt là khi sử dụng
các dung dịch khoan gốc dầu. Nó được tạo ra khi tiến hành khoan thăm dò và
phát triển mỏ, gồm hỗn hợp đất đá cùng với các hố chất trong dung dịch khoan
lẫn vào. Khi q trình khoan sử dụng dung dịch gốc dầu thì tình trạng ơ nhiễm
càng lớn. Về ngun tắc nguồn phế thải này phải được đem vào bờ xử lí, tuy
nhiên việc xử lí chúng rất khó khăn và tốn kém nên các nhà thầu thường sao
lãng. Hiện tại trong ngành cơng nghiệp dầu khí nước ta chỉ mới áp dụng các
biện pháp hố lí thơng thường để làm giảm tác hại, mà khơng xử lí triệt để rồi
thải vào mơi trường.
Vấn đề đặt ra cho các nhà mơi trường là phải xử lí chúng, phương án giải
quyết phải đảm bảo sao cho vừa hiệu quả, đơn giản mà lại kinh tế. Do đó mà

phương pháp sinh học đang được chú ý bởi các ưu điểm vượt trội của nó so với
các phương pháp hố lí như: an tồn với mơi trường, đơn giản, xử lí triệt để mà
giá thành lại rẻ. Một trong các phương pháp xử lí sinh học đem lại hiệu quả cao
đó là sử dụng các chất hoạt hố bề mặt do các vi sinh vật tạo ra. Chất hoạt hố
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
2
bề mặt sinh học là một hợp chất lưỡng cực cho phép hồ tan các chất khơng tan
vào trong nước, chúng dễ bị phân huỷ sinh học lại khơng độc thêm vào đó nó có
thể sản xuất từ các nguồn cơ chất phế thải của các ngành cơng nghiệp khác giá
thành hạ lại giải quyết được tình trạng ơ nhiễm do các nguồn phế thải này sinh
ra. Để xử lí mùn khoan, CHHBM tỏ ra rất có triển vọng.
Ở Việt Nam, mới chỉ có một số ít các cơng trình nghiên cứu vế chất hoạt
hố bề mặt sinh học, hướng nghiên cứu và ứng dụng chúng còn rất mới mẻ.
Xuất phát từ những u cầu thực tế đặt ra, chúng tơi tiến hành nghiên cứu
đề tài: “Đánh giá khả năng tạo CHHBMSH do các chủng vi khuẩn phân lập
từ mùn khoan dầu khí Vũng Tàu và ảnh hưởng của chúng lên khả năng
phân huỷ dầu”.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
3
CHNG 1. TNG QUAN TI LIU

1. TèNH HèNH S DNG DUNG DCH KHOAN V VN X L MN
KHOAN DU KH HIN NAY
1.1. Tỡnh hỡnh s dng dung dch khoan
Trong ngnh cụng nghip khai thỏc du khớ, khi tin hnh khoan m bụi
trn mi khoan, vn chuyn mựn khoan t ỏy ging lờn trờn b mt, gi ỏp sut
va n nh ngn hin tng phun tro, bo v thnh ging khi st l, bụi
trn chũng khoan, cn khoan ngi ta luụn phi s dng dung dch khoan
(DDK).
DDK l mt h dung dch bao gm hn hp cỏc cht iu chnh nht,

cht to nh, cht phõn tỏn, cht dit khun, cht ph gia, NaCl, CaCl
2
, vụi, sột,
BaSO
4
, cht chng mt nc... nhm to cỏc c tớnh mong mun cho DDK.
Khi chỳng c pha vi nc gi l DDK gc nc, hoc pha vi du gi l
DDK gc du. Hm lng du gc trong DDK thng cha trờn 70%.
So vi DDK gc nc thỡ DDK gc du t v c hi hn, nhng chỳng
cú nhng c tớnh hn hn nh: n nh c nhit cao, chng st l tt, kh
nng gi dung dch tt... Khi tin hnh khoan sõu, khoan nghiờng m bo
thnh cụng ngi ta luụn s dung dch khoan gc du.
Du gc ca cỏc dung dch khoan u tiờn thng l du diezen hay du
thụ. Do gõy nh hng nghiờm trng ti mụi trng m hin nay xu hng s
dng cỏc loi du gc cú c thp nh du khoỏng, du thc vt hay du tng
hp cú c thp.
Du khoỏng c sn xut t du thụ ó c loi b cỏc hp cht c hi
nh cỏc hp cht thm, d vũng nờn c thp hn du thụ.
Du thc vt cú nht cao nờn thng s dng cỏc dn xut ca nú cú
nht thp hn, u im ca nú l cú kh nng phõn hu sinh hc tt hn du thụ
nờn ớt nh hng ti mụi trng hn.
Du tng hp cú c thp, d phõn hu sinh hc, giỏ thnh li r hn
du thc vt nờn c s dng rng dói [5].
Hin nay trờn th gii v Vit Nam, mt s nh thu ó s dng DDK
gc du tng hp saraline cú c thp. Saraline c sn xut t du khoỏng
loi b cỏc hp cht thm d vũng c hi, nú khụng cha cỏc hp cht thm a
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
4
vòng vốn là một hợp chất rất độc hại cho mơi trường, thành phần chính của nó là
các ankan mạch thẳng từ C

12
đếnC
25
.
Tuy các dầu gốc đã được xử lí loại bỏ các thành phần độc hại, chúng vẫn
gây tác động lớn tới mơi trường sinh thái và sức khoẻ con người. Các dầu gốc
chứa các thành phần hydrocacbon, các thành phần này nếu tích tụ ở nồng độ cao
sẽ ảnh hưởng tới q trình trao đổi chất của sinh vật. Trong mơi trường nước nó
tạo lớp váng trên bề mặt ngăn cản sự hồ tan oxy vào trong nước, sự trao đổi
nhiệt giữa khí quyển và thuỷ quyển, khơng cho ánh sáng đi vào nước từ đó ảnh
hưởng tới nguồn thức ăn, dinh dưỡng, hơ hấp của sinh vật, tới các loại ấu
trùng... Đối với mơi trường đất, dầu đẩy nước và khơng khí ra ngồi làm cho đất
mất khả năng hấp thụ và trao đổi, ngăn cản q trình trao đổi chất của hệ vi sinh
vật trong đất. Đối với con người, nó ảnh hưởng thơng qua mơi trường nước,
khơng khí, nó đi vào trong lưới thức ăn, gây tác động tới hệ tiêu hố, hệ bài tiết,
hệ hơ hấp, hệ thần kinh.
Cụ thể như dầu saraline, đã có những cơng bố về tác hại gây bệnh viêm
phổi của loại dầu này [21].
1.2. Vấn đề xử lí mùn khoan dầu khí hiện nay
1.2.1. Mùn khoan
Mùn khoan là sản phẩm phế thải của ngành cơng nghiệp dầu khí, gồm hỗn
hợp của các loại đất đá bị vỡ vụn ra khi tiếp xúc với mũi khoan và được vận
chuyển lên trên mặt đất thơng qua q trình tuần hồn của dung dịch khoan. Hệ
dung dịch khoan được bơm vào bên trong ống khoan, độ nhớt và vận tốc tuần
hồn duy trì mùn khoan ở trạng thái huyền phù, thơng qua khơng gian giữa
thành ống khoan và thành lỗ khoan nó vận chuyển mùn khoan lên trên mặt, tại
đó nó tách khỏi mùn khoan và lại tuần hồn trở lại giếng khoan. Do đó, ngồi
đất đá, mùn khoan còn lẫn các hố chất trong DDK. Đối với q trình sử dụng
DDK gốc dầu thì mùn khoan thấm đầy dầu.
Mùn khoan được tạo ra từ hoạt động khoan thăm dò và phát triển mỏ. Khối

lượng mùn khoan phụ thuộc vào đường kính giếng, tốc độ khoan và chiều dài
của mỗi cơng đoạn khoan.
Trong q trình khoan thăm dò, lượng mùn khoan tạo ra ít, khi đưa lên mặt
đất, mùn khoan được rửa sạch, một phần giữ lại nghiên cứu, theo quy chế mùn
khoan loại bỏ phải đưa vào bờ chơn, nước rửa mùn khoan phải được xử lí sạch.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
5
Tuy nhiên, các quy định này rất khó thực hiện đồng thời gây tốn kém nên các
nhà thầu thường trốn tránh trách nhiệm.
Giai đoạn khoan phát triển mỏ, số lượng giếng khoan nhiều cộng với lượng
mùn khoan ở mỗi giếng rất lớn, khoan khai thác thường khơng lấy mẫu nên
lượng mùn lại vơ cùng lớn. Chỉ tính riêng ở mỏ Bạch Hổ, trung bình khoan một
giếng sâu 4000m tạo ra khoảng 350 m
3
(900 tấn) mùn khoan. Nếu duy trì tỉ lệ
dầu 70% trong DDK gốc dầu thì mùn khoan thải ra có hàm lượng dầu vơ cùng
lớn.
1.2.2. Tác hại của mùn khoan nhiễm dầu
Với đặc thù là một sản phẩm phế thải nhiễm dầu, có số lượng rất lớn, mùn
khoan đã và đang gây những tác hại khơng nhỏ.
Khi thải ra ngồi biển mùn khoan nhiễm dầu làm thay đổi mơi trường sống
của các sinh vật đáy, riêng các chất độc hại trong mùn khoan sẽ xâm nhập vào
trong thức ăn, tác động tới q trình trao đổi chất, có thể giết chết hoặc gây biến
dạng giống lồi, làm thay đổi hệ sinh thái biển, ảnh hưởng ơ nhiễm dễ lan rộng
đặc biệt là ở khu vực có dòng hải lưu.
Tại đất liền việc chất đống mùn khoan hay làm vật liệu chơn lấp hố, ao hồ
chiếm diện tích lớn, làm thay đổi địa hình và sau đó khi cần dùng diện tích thì
phải tốn kém chi phí bốc dỡ, khơng những thế nó còn làm ơ nhiễm nguồn nước,
khơng khí qua đó ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người [5].
1.2.3. Tình hình xử lí mùn khoan nhiễm dầu

Hiện nay ở nước ta và nhiều nước trên thế giới, việc xử lí mùn khoan chỉ
mới áp dụng các biện pháp hố lí nhằm giảm thiểu lượng dầu bám dính trên mùn
khoan trước khi thải xuống biển, hoặc vận chuyển vào bờ để lấp các địa điểm
tạo bề mặt xây dung hay xử lí thành các ngun vật liệu xây dựng như ở Thái
Lan, Malayxia, Tây Âu. Các nước phát triển ở trình độ thấp thì chưa quan tâm
tới mơi trường thường chấp nhận một khoản phí bồi thường rồi cho phép đổ tuỳ
tiện các chất thải [5].
Nước ta hiện này cũng áp dụng một số các biện pháp để giảm tác động của
mùn khoan đối với nguồn lợi thuỷ hải sản và mơi trường biển:
- Sử dụng sàng rung lưới và các thiết bị li tâm hiệu quả cao trên giàn khoan
để giảm thiểu tối đa hàm lượng dầu bám dính trên mùn khoan đến dưới 10%.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
6
- Thực hiện chương trình giám sát mơi trường tại các khu vực lân cận của
giếng khoan để đánh giá tình trạng thay đổi mơi trường.
- Nghiên cứu độ độc của các loại dầu tổng hợp đối với sinh vật.
Tuy nhiên, các biện pháp trên khơng giải quyết được vấn đề triệt để, mơi
trường sinh thái vẫn bị tác động lớn.
2. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÍ Ơ NHIỄM DẦU
2.1. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí ơ nhiễm dầu
2.1.1. Hệ vi sinh vật trong mùn khoan dầu khí
Như đã nói ở trên, mùn khoan là hỗn hợp các loại đất đá ở trong lòng đất
chuyển lên. Mùn khoan chứa một phần các phụ gia trong dung dịch khoan, phần
dầu (đối với DDK gốc dầu), nước trong lòng đất và khu hệ vi sinh vật ở trong
giếng khoan. Các chất thường sử dụng trong dung dịch khoan là: tinh bột,
cacbonoxymetylcellulo, lignosulfonat, các loại gum tự nhiên, dầu nhũ hố, dầu
gốc...[23]. Các chất này đã được nhiều nhà khoa học chứng minh là có khả năng
bị phân huỷ bởi các vi sinh vật: Bacillus subtilis, Pseudomonas sp., các vi khuẩn
khử sunphat như Desulfovibrio desulfuricans [15]... Mặc dù trong mùn khoan
thường bổ sung các chất diệt khuẩn nhưng khả năng bị tấn cơng bởi vi sinh vật

của các chất kể trên vẫn rất cao. Việc có mặt nước ở trong mùn khoan càng làm
tăng khả năng phân huỷ dầu của vi sinh vật. Smirnova đã chứng minh có nhiều
loại vi khuẩn bao gồm cả các loại oxy hố hydrocacbon có mặt trong DDK [15].
Do mỗi vùng địa lí có khu hệ vi sinh vật khác nhau nên các mẫu mùn
khoan lấy ở các địa điểm khác nhau có khu hệ vi sinh vật đặc trưng cũng khác
nhau.
Hệ vi sinh vật trong mùn khoan là cơ sở cho các biện pháp xử lí dầu bằng
biện pháp sinh học.
2.1.2. Cơ chế phân huỷ các hydrocacbon
Cơ chế phân huỷ các hydrocacbon của vi sinh vật đã được các nhà khoa
học trong và ngồi nước nghiên cứu. Vi sinh vật sử dụng hydrocacbon làm
nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Việc sử dụng
các hydrocacbon của vi sinh vật có thể xảy ra theo hai hướng:
- Đối với một số các hydrocacbon tan trong nước, vi sinh vật có thể hấp thụ
trực tiếp.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
7
- Với các hydrocacbon khó tan mà có thể tan dưới dạng nhũ tương dầu -
nước thì q trình phân huỷ vi sinh theo trình tự các bước: đầu tiên là hồ tan
các hydrocacbon dưới dạng nhũ tương dầu nước bằng cách tiết ra các chất hoạt
hố bề mặt sinh học, sau đó vi sinh vật tiếp xúc với dầu, cuối cùng nó tiết ra các
enzyme để chuyển hố các hydrocacbon thành các chất mà nó có thể sử dụng
được.
Nhìn chung các hydrocacbon khác nhau bị phân huỷ bởi nhiều loại vi
khuẩn và bằng nhiều con đường khác nhau.
2.1.2.1. Cơ chế phân huỷ các ankan
Khả năng phân huỷ của các ankan phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của
chúng. Thơng thường các hydrocacbon bậc 1 và bậc 2 dễ phân huỷ hơn các
hydrocacbon bậc 3 và 4.
a. Cơ chế phân huỷ các n-ankan:

Q trình phân huỷ ankan được khơi mào nhờ enzym mono-oxygenaza và
di-oxygenaza. Q trình này đòi hỏi có sự tham gia của một phân tử oxy và chất
cho điện tử NADPH
2
.
Các giai đoạn oxy hố ankan:
* Giai đoạn 1: Tạo thành rượu, xảy ra qua 2 bước
Tạo thành hợp chất peoxyt
R- CH
2
- CH
3
+ O
2
—> R- CH
2
- CH
2
- OOH
Hợp chất peoxyt khơng bền dưới tác dụng của NADPH2 tạo thành rượu và
nước:
R- CH
2
- CH
2
- OOH + NADPH
2
—> RCH
2
- CH

2
- OH + H
2
O + NADP (2)
Từ ankan chuyển thành rượu có hai khả năng xảy ra:
Tạo thành rượu bậc 1: xảy ra khi nhóm OH gắn vào C bậc 1 (2)
Tạo thành rượu bậc hai: khi nhóm OH gắn với C bậc 2:
R-CH
2
-CH
2
- OOH + O
2
+ NADPH
2
—> R- CH- CH
2
+ H
2
O + NADP
|
OH
* Giai đoạn 2:
Rượu bậc 1 tạo thành andehit
R- CH
2
- CH
2
- OH +1/2 O
2

—> R- CH
2
- CHO + H
2
O
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
8
Ru bc 2 to thnh xeton:
R - CH - CH
3
+ 1/2 O
2
> R CH - CH
3
+H
2
O
| ||
OH O
* Giai on 3: to thnh axit bộo:
- Cỏc xeton b oxy hoỏ to thnh este, liờn kt este b phỏ v to ra mt axit
v ru bc mt, ru bc 1 li b oxy hoỏ thnh andehit ri axit bộo:
R- CH
2
- C- CH
3
>R- CH
2
-O- C - CH
3

>R- CH
2
- OH + CH
3
- COOH
|| ||
O O
- Cỏc andehit b oxy hoỏ thnh axit bộo:
R - CH
2
- CHO +1/2 O
2
>R - CH
2
- COOH
Cú trng hp s oxy hoỏ xy ra c hai u ca ankan to thnh cỏc diol,
cỏc dicacbonxylic.
* Giai on 4: cỏc axit bộo b oxy hoỏ tip nh tru trỡnh ừ - oxy hoỏ.
Axit bộo mch di di tỏc dng ca mt loi enzym chuyn sang dng
acetyl coenzym A v chuyn hoỏ tip di tỏc dng ca nhiu enzym khỏc. Kt
qu l sau mi chu kỡ chuyn hoỏ, mt nhúm acetyl CoA b ct ra v phõn t
axit bộo b ct i hai nguyờn t cacbon. Sn phm cui cựng ca chu trỡnh ừ
oxy hoỏ l CO
2
v nc.
b. C ch phõn hu cỏc alkan mch nhỏnh:
Do cn tr v mt khụng gian nờn kh nng phõn hu ca chỳng kộm hn
n-ankan. Theo Atlas, cỏc vi sinh vt phõn hu u tiờn C bc1 v bc 2, cũn C
bc 3 v 4 thỡ khú phõn hu hn.
Ankan cú nhúm metyl du mch khú phõn hu hn gia mch.

Ankan cú mch nhỏnh di d b phõn hu hn ankan cú mch nhỏnh ngn.
Trong quỏ trỡnh nghiờn cu s phõn hu cỏc ankan mch nhỏnh, ngi ta
xut bin dng ca chu trỡnh TCA l chu trỡnh Metylcitrat, thay vo v trớ ca
axit citric l metylcitrat.
c. C ch phõn hu cỏc cycloankan:
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
9
Cycloankan l cu t chớnh ca du thụ. Khi mo cho s phõn hu
cycloankan cng l cỏc enzym monooxygenaza v oxygenaza. Di tỏc dng
ca cỏc enzym ny, cỏc cycloankan b phõn hu thnh cỏc cycloankanol.
Theo cỏc tỏc gi, kh nng phõn hu ca cyclohexan l mnh nht trong
dóy ng ng cycloankan. Cựng vũng cycloankan cht no cú mch nhỏnh di
hn thỡ s d phõn hu hn.
Khi phõn hu cyclohexan, quỏ trỡnh hydroxyl hoỏ c xỳc tỏc bi enzym
oxydaza chc nng to ra mt ru mch vũng. Ru mch vũng s b dehydro
hoỏ to ra xeton, xeton b oxy hoỏ tip thnh lacton. Lacton s b thu phõn,
nhúm hydroxyl b oxy hoỏ thnh mt nhúm andehit v mt nhúm cacboxyl. Kt
qu l axit dicacboxylic b bin i tip nh chu trỡnh ừ - oxy hoỏ.
Cỏc vi sinh vt cú kh nng phỏt trin trờn cyclohexan phi thc hin tt c
cỏc phn ng trờn. Tuy nhiờn ta thng gp hn cỏc vi sinh vt cú kh nng
chuyn cyclohexan thnh ru mch vũng nhng khụng cú kh nng lacton hoỏ
v m mch vũng. Do vy c ch cng sinh v cựng trao i cht (co-
metabolism) úng mt vai trũ rt quan trng trong phõn hu sinh hc cỏc hp
cht hydrocacbon mch vũng.
2.1.2.2. C ch phõn hu hydrocacbon thm
a. Benzen
Xỳc tỏc ban u cho quỏ trỡnh oxy hoỏ benzen l enzym dioxygenaza, tc
l phõn t oxy s gn trc tip vo cacbon ca vũng thm.
b. Naphtalen
Xỳc tỏc u tiờn l enzym oxygenaza, gn phõn t oxy vo phõn t

naphtalen to thnh cis-1,2 dihydroxyl 1,2 dihydro naphtalen, sau ú tỏch
nc thnh 1,2-dihydroxynaphtalen. Ti õy, vũng b ct to thnh cis-o-
hdroxyl benzan pyruvic axit, sau ú tip tc b oxy hoỏ to thnh salicyandehyd,
salicylic axớt v catechol, tip ú ct cỏc vũng khỏc theo hng -octhor hay -
metha ph thuc vo chng vi khun.
Cng cú trng hp xỳc tỏc oxy hoỏ naphtanen l enzym
monooxygenaza, tc l mt nguyờn t ca phõn t oxy s gn vo vũng
naphthalen v cui cựng cho ta cis-1,2-dihydroxyl 1,2 -dihydronaphtalen. Nm
mc l nhúm vi sinh vt chim u th v chng loi cú kh nng phõn hu
naphtalen.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
10
Nh vy, naphtalen dn dn s b chuyn hoỏ thnh phõn t cú khi lng
bộ hn nh vi sinh vt, lm cho du nng tr thnh du nh hn, v nht ca
du s gim i.
2.2. Cc yu t nh hng ti kh nng phừn hu du ca vi sinh vt
S pht trin ca vi sinh vt phừn hu du ph thuc rt ln vo cc ngun
c cht v cc iu kin ca mi trng sng: nhit , pH, p sut.
Trong t nhin, s tn ti ca cc vi sinh vt cỳ kh nng s dng
hydrocacbon rt a dng. Chng cỳ th sng c nhng ni cỳ iu kin rt
khc nghit nh trong ging khoan cỳ sừu hng nghn mt vi p sut t 200
400 atm v nhit ln hn 100
0
C. Mt khc chng cỳ th sng cc vng
ven bin, ni m hng gi cỳ s thay i ln v mui v nhit do tc ng
ca sỳng v thu triu. Do ỳ s tn ti v pht trin ca vi sinh vt cỳ kh nng
s dng hydrocacbon trong di nhit v p sut kh ln. a s cc vi sinh
vt ph hp vi nhit t 25 30
0
C v p sut 1 atm [4].

Mt nhừn t mi trng na tc ng ti s phừn b v pht trin ca vi
sinh vt l pH. a s cc vi sinh vt sng mi trng cỳ pH trung tnh hoc
kim yu.
Kh hu cng nh hng ln n s pht trin ca vi sinh vt. Nc ta cỳ
kh hu nhit i giỳ ma. Ma h, nhit cao v m ln to iu kin ti
u cho vi sinh vt pht trin. Ma ng, nhit v m gim th kh nng
pht trin ca vi sinh vt cng yu i.
Bn cnh ỳ, s pht trin ca vi sinh vt ph thuc nhiu vo thnh phn
mui khong trong mi trng. S pht trin ca vi sinh vt s dng du vng
thm lc a phong ph v a dng hn i dng. Trong cc nguyn t dinh
dng khong N v P l hai nguyn t chnh nh hng ti kh nng s dng
hydrocacbon ca vi sinh vt. Ti nhiu vng nhim du, ngi ta ú dng
nhiu phừn v c tng hp N, P, K ri xung ni nhim nhm kch thch s
pht trin ca vi sinh vt [4].
Cc vi sinh vt khc nhau s dng cỏc hyrocacbon khỏc nhau. Trong cc
hydrocacbon, hydrocacbon no v hydrocacbon thm b phõn hu nhiu nht tt
nht.
Cỏc c tớnh ca mựn khoan cú nh hng ti kh nng phõn hu ca vi
sinh vt. Mựn khoan l mt cht thm m DDK - l mt dung dch kim tớnh
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
11
cao, cho nên mùn khoan thường rất kiềm. Mùn khoan là một hỗn hợp rắn, chứa
các chất kìm hãm vi sinh cho nên lượng O
2
trong mùn khoan rất ít và khả năng
sinh sống của vi sinh vật trong đó khơng thuận lợi. Điều này đã gây nên những
khó khăn nhất định trong việc xử lí chúng. Vì vậy hướng sử dụng chính vi sinh
vật phân lập từ mùn khoan và việc dùng CHHBMSH để kích hoạt q trình
phân huỷ của chính tập đồn vi sinh vật trong mùn khoan đảm bảo khả năng
thành cơng.

2.3. Các phương thức xử lí sinh học
* Đánh giá mức độ ơ nhiễm dầu: trong tự nhiên ơ nhiễm dầu được giảm đi
bằng nhiều cách như sự bay hơi của các phân đoạn nhẹ hay sự tự oxy hố và
quang hố nhưng cơ chế chủ yếu của sự phân huỷ dầu là nhờ vi sinh vật. Điều
này là cơ sở cho các nhà vi sinh vật dùng các chế phẩm sinh để hỗ trợ các kỹ
thuật làm sạch hố lí khác [12].
* Các phương thức xử lí ơ nhiễm dầu bằng biện pháp phân huỷ sinh học:
Khái niệm phân huỷ sinh học hay còn gọi là cứu chữa sinh học
(bioremediation) đưa ra để mơ tả q trình sử dụng các vi sinh vật sống xử lí các
hệ thống bị ơ nhiễm. Trong các vi sinh vật thì vi khuẩn được sử dụng nhiều nhất,
tuy nhiên nấm và các thực vật bậc cao cũng góp phần xử lí ơ nhiễm.
Bản chất của q trình phục hồi sinh học là cố gắng thúc đẩy sự phân huỷ
sinh học trong tự nhiên. Khi trong mơi trường bị ơ nhiễm dầu, các vi sinh vật có
khả năng sử dụng dầu làm thức ăn lập tức phát triển. Tuy nhiên sự thành cơng
của việc ứng dụng chúng để xử lí ơ nhiễm dầu phụ thuộc vào khả năng tối ưu
hố các điều kiện khác nhau về sinh học, hố học, địa chất… giúp cho vi sinh
vật sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ nhất có thể, với thời gian nhanh nhất.
Có hai phương thức xử lí ơ nhiễm dầu trong đất:
1. Bioaugmentation là phương thức xử lí mà trong đó ngồi việc tối ưu hố
các điều kiện dinh dưỡng, người ta đưa vào một số vi sinh vật chọn lọc có khả
năng phân huỷ cao, bổ sung cùng với quần xã sinh vật bản địa trong mơi trường
bị ơ nhiễm để tăng cường khả năng phân huỷ dầu.
2. Biostimulation là phương thức xử lí lấy quần xã sinh vật bản địa làm
trung tâm, các đặc điểm sinh học, sinh thái của quần xã vi sinh vật được nghiên
cứu kỹ qua đó đưa các chất dinh dưỡng hữu cơ, vơ cơ, cùng các chế phẩm sinh
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
12
hc vi mt t l thớch hp nhm kớch hot tp on vi sinh vt cú kh nng phõn
hu du bn a lm sch mụi trng.
Trờn th gii c hai phng thc ny cng ó c em ra ỏp dng nhng

theo cỏc ti liu thỡ phng thc th nht dng nh ớt hiu qu hn khi x lớ
du trong mụi trng m. Trong cỏc th nghim thc t, vic cho thờm cỏc vi
vinh vt cho thy khụng cú gỡ hiu qu hn so vi ch thờm cỏc cht dinh dng.
Nguyờn nhõn cú th l do khi a mt lng vi sinh vt mi vo mụi trng,
chỳng phi mt thi gian thớch nghi vi mụi trng sinh thỏi mi, v thng
mt i kh nng phõn hu mnh nh vn cú do cú cỏc tỏc nhõn kỡm hóm no ú
trong mụi trng ụ nhim, nhiu khi chỳng chuyn sang s dng ngun c cht
mi khụng phi l du. iu ny tht bt li, thm chớ cn tr quỏ trỡnh phõn
hu t nhiờn do chỳng ln ỏt h vi sinh bn a, s dng ht ngun oxy vn l
mt nhõn t gii hn cc kỡ nhy cm ca quỏ trỡnh phõn hu. Kt qu l va
tn kộm m hiu qu li khụng cao. Tuy nhiờn cỏc nh khoa hc cho rng
phng thc Bioaugmentation cú tim nng trong vic x lớ cỏc hp cht du
c bit hoc l nhng vựng m vi sinh vt bn a lm vic khụng hiu qu
nh cỏc vựng t ỏ si, t cỏt. Nga ó s dng ch phm Devoroie gm hn
hp cỏc vi khun Rhodoccocus v Candida lm sch ụ nhim du vựng t
cỏt.
Biostimulation ó c chng minh l mt cụng c hu hn x lớ trit
cỏc b bin b ụ nhim du theo phng phỏp hiu khớ. Mt nhõn t ch cht
to nờn s thnh cụng ca phng thc ny l duy trỡ mc dinh dng ti u.
Cỏc yu t kỡm hóm phi c kho sỏt k lm c s cho quyt nh hm lng
dinh dng c a vo. Trong trng hp hm lng du cao thỡ chỳng ta cú
th b sung vi khun v mt s ch phm khỏc nh cht hot húa b mt tng
tc phõn hu sinh hc Cỏc chng vi khun c b sung õy phi l cỏc
chng c phõn lp t chớnh mụi trng b ụ nhim c nhõn ging v b
sung di dng ch phm.
Cỏc ch phm khỏc nhau khi a vo x lớ ụ nhim ó cho cỏc kt qu khỏc
nhau ph thuc vo c tớnh ca du, hm lng dinh dng t nhiờn sn cú ca
vựng b ụ nhim, c im ca mụi trng b ụ nhim. Da trờn cỏc thớ nghim
tht bi trong thc t núi chung cỏc ch phm thng mi cú hiu qu hn cỏc
loi phõn bún nụng nghip trong vic thỳc y s phõn hu du.

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
13
Hiện nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử, sự phát triển của
phân loại học, các nhà khoa học có thể giám sát q trình phân huỷ sinh học
thơng qua sự biến động số lượng của quần thể vi sinh vật chiếm ưu thế trong
mơi trường bị ơ nhiễm, nhờ đó phương án phục hồi sinh học mơi trường bị ơ
nhiễm dầu trở nên hấp dẫn các nhà quản lí nhờ giá rẻ, an tồn, độ tin cậy cao.
3. VAI TRỊ CỦA CHẤT HOẠT HỐ BỀ MẶT SINH HỌC (BIO-
SURFACTANT HAY MICROBIAL SURFACE ACTIVE AGENT)
3.1. Bản chất của chất hoạt hố bề mặt sinh học
Chất hoạt hố bề mặt sinh học (CHHBMSH) được tạo ra từ con đường lên
men vi sinh vật. Nó là một hợp chất lưỡng tính gồm hai phần phần kị nước
(hydrophobic moiety) và phần ưa nước (hydrophilic moiety), có khả năng làm
giảm sức căng bề mặtgiữa các phân tử.
Phần ưa nước thường là các nhóm: axit amin, peptit, sacarit đơn, đơi,
polysacarit.
Phần kị nước là các axit béo, axit no, khơng no [30].
Các CHHBMSH có cấu tạo rất khác nhau về cấu trúc hố học lẫn kích
thước phân tử từ rất đơn giản như các axit béo đến phức tạp như các hợp chất
polymer.
Các CHHBMSH thường tiết ra bên ngồi tế bào (extracellular) như các
chất glucolipid, axit béo, photpholipid, polysacarit lipid, lipopetic-lipoprotein,
hay chính bản thân bề mặt tế bào vi sinh vật [30].
Ngồi đặc tính làm giảm sức căng bề mặt nó còn có đặc tính kháng sinh
như chất gramicidin S hay polymicin [30].
Các CHHBMSH được tạo ra cả ở trên các cơ chất khơng tan trong nước lẫn
tan trong nước [16,30]. Nó được tạo ra do phản ứng thích nghi với mơi trường
khơng thuận lợi, độc hại và có xu hướng tạo ra nhiều trên các cơ chất khơng hồ
tan trong nước [16].
Các CHHBMSH do các gen trên nhiễm sắc thể lẫn các gen ở plasmid tổng

hợp và điều khiển. Các gen này dễ mất đi chức năng qua một thời gian dài do bị
đột biến và chọn lọc nếu gặp mơi trường khơng thuận lợi cho chúng biểu hiện
[16]. Điều này giải thích vì sao chúng ta bắt gặp các lồi có khả năng sử dụng
dầu ở cả những nơi khơng bị ơ nhiễm dầu và khi đó hoạt tính tạo CHHBM rất
thấp.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
14
Các CHHBMSH tạo ra trong suốt q trình phát triển của vi sinh vật, sản
lượng và hoạt tính về sau có thể bị giảm do mơi trường hết nguồn cơ chất dinh
dưỡng, vi vinh vật sử dụng chúng làm nguồn thức ăn hay các vi sinh vật chết đi.
3.2. Các loại CHHBMSH
CHHBMSH là một nhóm rất đa dạng, dựa vào cấu trúc hố học có thể chia
chúng thành các nhóm sau:
3.2.1. Glucolipid: là một nhóm được nghiên cứu, ứng dụng nhiều nhất và
có hoạt tính mạnh, chúng gồm 3 loại:
* Rhamnolipid: do một hoặc hai phân tử rhamnoza liên kết với một hoặc
hai phân tử axit hydroxydecacnoic, gồm có 4 loại: 2 phân tử đường liên kết với
2 phân tử axit, 2 phân tử rhamnose liên kết với 1 phân tử axit, 1 phân tử đường
liên kiết 2 phân tử axit, và 1 phân tử đường liên kết với 1 phân tử axit.
Vi sinh vật sản suất là Pseudomonas aeruginosa
Cơng thức cấu tạo:
O
O CH
(CH2)6
CH
3
CH2 C
O
C
CH2

CHO
O
OH
HO
OH HO
3
CH
(CH2)6
3
CH
CH
3
OHHO
OH
O
O
CH
3
(CH2)6
CH
3
OH
HO
O
O CH
CH2
C
O
CCH2
3

CH
(CH2)6
CHO
O
HO
Rhamnolipid 2
Rhamnolipid 1

* Trehaloselipid: do một phân tử đường đơi trehalose liên kết ở vị trí C6 và
C6’ với các phân tử axit mycolic.
Axit mycolic là một axit béo mạch dài có phân nhánh. Các lồi vi sinh vật
khác nhau tạo ra các chất có mạch hydrocacbon có chiều dài và số liên kết đơi
cũng khác nhau [30].
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
15
Các vi sinh vật như nhiều thành viên của chi Mycobacterium tạo ra các este
trehalose trên bề mặt tế bào [7]. Các lồi thuộc các chi Mycobacteria, Nocardia,
Brevibacteria tạo ra các trehaloselipid khác nhau về cấu trúc và kích cỡ. [9]
* Sophorolipid
Do 1 phân tử đường sophorose liên kết với một axit béo mạch dài.
Phân tử đường do hai phân tử glucose liên kết với nhau, nhóm OH ở vị trí
C
6
và C
6
’ bị acetyl hố.
Chúng do nhiều chủng nấm men thuộc chi Torulopsis sản xuất: T.
bombicola, T. petrophilum, T. apicola và lồi Candida bogoriensis.
Sophorolipid có khả năng làm giảm sức căng bề mặt nhưng nó khơng phải là
chất nhũ hố hiệu quả [9,24].

3.2.2. Các axit béo: được tạo ra do các vi sinh vật oxy hố ankan, gồm có
các axit béo mạch thẳng và các axit béo phức hợp chứa nhóm OH và nhánh
ankyl. Cân bằng dầu và nước (hydrophilic-lipophilic balance) phụ thuộc vào
chiều dài của mạch cacbon. [36]
Chúng do một số vi khuẩn và một số nấm men sản xuất.
3.2.3. Phospholipid
Do một số vi khuẩn và nấm men sản xuất, nó là thành phần chính của màng
vi sinh, khi vi sinh vật được ni trên các cơ chất là ankan thì hàm lượng
phospholipid tăng mạnh. Chủng Acinetobater sp., Thiobacillus thioxydans,
Athrobacter AK-19, Pseudomonas, Aeruginosa 44T1, Aspergillus spp. có khả
năng sản xuất phospholipid.
3.2.4. Các lipid trung tính
3.2.5. Các lipopetid và các lipoprotein
Các chất vừa có đặc tính kháng sinh vừa có hoạt tính bề mặt như
gramicidin S do Bacillus brevis, polimicin do Brevibacterium polymixa
tổnghợp.[28]
Các lipid chứa ornithine do Peudomonas rubescen, Thiobacillus
thioxydans, các lipid chứa lysin do Agrobacterium tumefaciens IFO tạo ra.
Lồi Seratia marcescens sản xuất ra một loại aminolipid có hoạt tính bề
mặt.
Chủng Bacllus subtilis ATCC21332 đã xác định có khả năng tạo ra một
loại lipopeptid có hoạt tính cao.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
16
3.2.6. Polymer
Hầu hết các CHHBMSH thuộc nhóm polymer là hỗn hợp của polysacarit
với protein, chúng là những chất có hoạt tính bề mặt có khối lượng rất lớn và
cấu trúc phức tạp. Các chất tốt nhất là emulsan, liposan, manoprotein và một số
phức hợp của polysacarit-protein khác.
Emulsan do Acinetobacter calcoaceticus RAG-1 tạo ra, đơn phân của nó

chứa một trisacarit liên kết với hai axit béo, nó có khả năng nhũ hố cao các
hydrocacbon trong nước thậm chí với nồng độ rất thấp [10].
Liposan tạo ra từ Candida lipolytica, là một chất nhũ hố ngoại bào, hồ
tan trong nước, trong cấu trúc của nó chứa 17% protein và 73% hydrocacbon,
các hydrocacbon trong liposan gồm có glucose, galactose, galactosamin, axit
galactorunic [12].
Manoprotein do Sacharomyces cerevisiae tạo ra chứa 44% manose và 17%
protein.
Candida tropicalis đã sản xuất ra một loại phức hợp manan-axit béo trên
mơi trường chứa ankan [25].
P. aeruginosa P-20 tạo ra một peptidoglycolipid chứa 52 axit amin, 11 axit
béo, 1 đường [16].
Cyanobacterium phormidium J-1 tạo các chất CHHBM là biofloculan và
emulcyan [16].
3.2.7. Các CHHBMSH đặc biệt
Một số lồi tạo ra các túi ngoại bào có tác dụng cắt hydrocacbon thành từng
phần nhỏ, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các hydrocacbon vào
trong tế bào. Các túi do chủng Acinetobacter HO1-N có đường kính 20-50 nm
chứa protein, phospholipid và lipopolysaccharid, chứa 5 phần phopholipid,
khoảng 350 phần polysaccharid [26].
Hầu hết các vi khuẩn phân huỷ hydrocacbon và gây độc có chứa các
CHHBMSH là các thành trên bề mặt tế bào, chúng bao gồm các cấu trúc như là
M protein.
3.3. Khái qt q trình tạo CHHBMSH của vi sinh vật
Để có thể biết rõ được cơ chế rõ ràng q trình tạo chất hoạt động bề mặt
sinh học ta phải theo dõi được sản phẩm của từng giai đoạn trao đổi chất của vi
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
17
sinh vật. Nhưng trong phạm vi của bản khố luận này chỉ xin được mơ tả một
cách sơ lược về q trình tạo ra chất hoạt động bề mặt sinh học của vi sinh vật.

Nhìn chung, mỗi một lồi vi sinh vật có khả năng tạo chất hoạt động bề mặt
sinh học lại có một cơ chế chuyển hố riêng. Bởi vậy nếu nói một cách cụ thể thì
phạm vi sẽ là q rộng. Ta sẽ xét cơ chế của q trình tạo chất hoạt động bề mặt
sinh học của vi khuẩn hiếu khí.
Với loại vi khuẩn hiếu khí, con đường chung là trình tự oxy hố các
hydrocacbon thành rượu, sau đó đến andehit, các axit béo, rồi đến axetyl-CoA
hoặc axit pyruvic. Từ đây tiếp tục con đường chuyển hố trong chuỗi hơ hấp của
vi sinh vật (chu trình TCA), tạo ra các axit sản phẩm có nhóm chức ưa nước
(nhóm OH hoặc C=O). Các sản phẩm của chu trình TCA sau đó kết hợp với các
thành phần của dầu thơ tạo lên sản phẩm là các axit amin hoặc các lipid chung
tính gồm có một đầu ưa nước (OH hoặc C=O) và một đầu ưa dầu (-CH
2
).
Chính các cấu tử này là các chất hoạt động bề mặt sinh học.
3.4. Cỏc vi sinh vật cú khả năng tạo CHHBMSH
Trong tự nhiờn cú rất nhiều cỏc vi sinh vật cú khả năng tạo CHHBMSH.
Sự tạo thành CHHBMSH và chức năng của cỏc chất này thường cú liờn quan tới
sự phõn huỷ cỏc hydrocacbon. Vỡ vậy, cỏc chất này chủ yếu là do cỏc vi sinh
vật cú khả năng sử dụng hydrocacbon sinh ra. Tuy nhiờn, một số vi sinh vật
khỏc lại sử dụng cỏc nguồn cơ chất là cỏc hợp chất hữu cơ tan trong nước
(glucoz, glycerol, etanol…) cũng cú khả năng sinh ra CHHBMSH. Một số vi
sinh vật dường như tạo ra chất này nhằm thớch nghi với cỏc điều kiện mụi
trường sống đặc biệt của chỳng, chẳng hạn như: trong cỏc bể chứa dầu, trong
đất, trong đại dương…
Người ta đó phõn lập được chủng Pseudomonas aeruginosa trong nước
bơm ộp vào giếng khoan dầu thụ ở Venuezuela [19]. Chủng này cú khả năng
thớch nghi với cỏc điều kiện khắc nghiệt trong bể chứa dầu và hơn nữa, cỏc
CHHBMSH (rhamnolipit) do chủng này sinh ra lại khụng bị cỏc điều kiện đặc
biệt trong giếng khoan (pH, nhiệt độ, độ mặn, Ca
2+

và Mg
2+
) làm mất hoạt tớnh.
Chủng Bacillus SP018 cú khả năng tạo CHHBMSH ngay trong điều kiện kị khớ
ở 50
0
C và chịu được nồng độ NaCl đến 10%. Chủng Bacillus AB-2 và Y12-B
được phõn lập từ cỏt nhiễm dầu cú khả năng sinh trưởng trong mụi trường cú
chứa hydrocacbon ở nhiệt độ 50
0
C.
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
18
T cc mu t nhim du ú phừn lp c mt s chng vi sinh vt khc
nh Rhodococcus, Bacillus pumilus [27], Arthrobacter sp. MIS 38 [33]. T cc
vng nhim nhin liu ú phừn lp c cc chng nh Ochrobacchum
anthropii, hay t cc vng bin b trn du phừn lp c Pseudomonas
aeruginosa. Cc chng ny khng nhng cỳ kh nng phừn hu du m cn cỳ
kh nng to CHHBMSH cao.
Jeneman v cng s ú phừn lp c chng Bacillus licheniformis JF-2
trong mt ging khoan du vng Carter, Oklahoma. Chng ny cỳ kh nng
pht trin trong mi trng k kh v lm gim sc cng b mt ca mi trng
cn 30mN/m. Chng ny cng cỳ th sinh trng trong mi trng cỳ nng
NaCl ln ti 10%, nhit nui cy l 50
0
C v pH dao ng trong khong t
4,6 n 9,0. Hn th na, chng khng b c ch bi s cỳ mt ca du th. V
vy, chng ny cỳ tim nng s dng trong phng php tng cng thu hi
du nh vi sinh vt.
Ngi ta c tnh, trong cc ging du M, khong 50-70% cc vi sinh

vt cỳ th sinh trng c pH t 4-8, nhit di 75
0
C, nng NaCl
khong 10% v cỳ th sinh trng c c trong iu kin k kh hoc vi hiu
kh [19].
CHHBMSH do vi sinh vt sinh ra cỳ th l cht ngoi bo hay chnh bn
thừn t bo, trong mt s trng hp cc cht ny cỳ tnh khng sinh, do ỳ
chng cỳ th phừn hu mng t bo ca mt s vi sinh vt cnh tranh ngun
cacbon vi chng. Cooper pht hin chng Clostridium pasteurianum sinh mt
loi m chung tnh ngoi bo, cht ny cỳ th lm gim sc cng b mt ca
mi trng t 72mN/m xung cn 55mN/m. Yakimov v cng s [38] ú phừn
lp c chng Bacillus licheniformis BAS50, chng ny cỳ th sinh trng k
kh trn mi trng cỳ b sung ng glucoz v 0.1% NaCl v sinh
CHHBMSH cỳ tn l lichenysin. Kinsinger v cng s [21] ú pht hin mt
chng Bacillus subtilis cỳ kh nng sinh CHHBMSH ngoi bo cỳ bn cht l
surfactin, cht ny cỳ kh nng khng vi nm.
Cc loi vi sinh vt khc nhau cỳ th to ra cc loi CHHBMSH cỳ bn
cht ho hc v trng lng phừn t khc nhau. Ngi ta ú tch chit v m t
c bn cht ho hc ca mt s CHHBMSH do mt s chng vi sinh vt to
ra. Banat ú tng kt c mt s vi sinh vt cỳ kh nng sinh CHHBMSH v
bn cht ho hc ca tng cht do tng chng sinh ra trong bng sau:
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
19
Tên vi sinh vật Tên CHHBMSH được tạo thành
Arthrobacter RAG-1 Heteropolysaccarit
Arthrobacter MIS38 Lipopeptit
Arthrobacter Trechaloz, xaccaroz, fructoz
Bacillus licheniformis JF-2 Lipopeptit
Bacillus subtilis Surfactin
Bacillus pumilus A1 Surfactin

Bacillus sp. AB-2 Rhamnolipit
Bacillus sp. C-14 Hiđrocacbon-lipit - protein
Candida antarctica Mannosylethritol lipit
Candida bombicola Sophoroz lipit
Candida tropicalis Mannan
Candida lipolytica Y-917 Sophoroz lipit
Clostridium pasteuriannum Lipit chung tính
Corynebacterium hiđrocarbolastus Protein-lipit-cacbohiđrat
Corynebacterium insidiosum Photpholipit
Corynebacterium lepus Axit béo
Chủng MM1 Glucoz, lipit, và axit hiđroxidecanoic
Nocardia erythropolis Mỡ chung tính
Ochrobacchum anthropii Protein
Penicillum spiculisporum Axit spiculosporic
Pseudomonas aeruginosa Rhamnolipit
Pseudomonas fluorescens Lipopeptit
Phaffia rhodozyma Cacbohiđrat-lipit

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sản xuất CHHBMSH
a. Nguồn cacbon
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
20
Cht HHBMSH c sn xut bi nhiu cỏc sinh vt khỏc nhau v chỳng
cng cú nhng cu trỳc rt khỏc nhau, tuy nhiờn cú mt s cỏc hin tng chung
liờn quan ti vic tng hp chỳng:
Th nht l vic sn xut CHHBMSH cú th do cỏc hydrocacbon hoc cỏc
c cht khụng tan trong nc. Hin tng ny c nhc n bi nhiu tỏc gi
vi nhiu CHBMSH [30,16].
Hin tng d thy khỏc l s kỡm hóm tng hp CHHBMSM bi gluco v
mt s cỏc cht trao i khỏc [16]. Trong trng hp ca Athrobacter

paraffineus I, CHHBMSH khụng c to ra khi thay th hexan bng gluco
[22]. Mt chng thuc loi Pseudomonas aeruginosa ó sn xut ra mt cht
ging protein trờn ngun hydrocacbon nhng khụng to ra trờn gluco, glycerol,
axit palmitic [22]. Loi Torulopsis petrophilum khụng to ra bt c mt
glucolipid no khi nuụi trờn mụi trng ng pha cha bt c ngun cacbon ho
tan trong nc no. i vi chng P. aeruginosa khỏc khi nuụi trờn mụi trng
cha glycerol nu thờm gluco, acetat, succinat, citrat thỡ sn lng rhamnolipid
gim mnh.
Nhiu loi vi sinh vt ó c bit l s tng hp nhiu loi CHHBM khỏc
nhau khi nuụi trờn vi ngun cacbon [32].
Cú nhiu vớ d v vic sn xut CHHBMSH trờn cỏc ngun cacbon ho tan
trong nc nh Pseudomonas sp. ó sn xut CHHBMSH trờn cỏc ngun
cacbon ho tan trong nc nh glycerol, gluco, manitol, ethanol [30].
Nhiu tỏc gi ó chng minh rng sn lng CHHBMSH to ra ớt khi nuụi
vi sinh vt trờn cỏc ngun cacbon no ú trong mụi trng, ch khi no ngun
cacbon ny ht, khi a vo ngun cacbon khụng ho tan trong nc s thỳc y
to CHHBMSH [8]. Vic to glucolipid bi Torulospos bombiloca c kớch
thớch khi thờm du n vo trong mụi trng nuụi cy cha 10% D gluco [16].
Davis cựng cỏc cng s ó chng minh khi thờm ethyl este ca mt loi axit bộo
vo mụi trng cha gluco thỡ sn lng sopholipid chng C. bombicola
CBS6009 tng. Khi sn xut glucolipid chng T. apicola TMET73747, Stuwer
cựng cỏc cng s ó thu c sn lng lờn ti 90g/l trờn mụi trng cha gluco
v du hng dng [16].
b. Ngun nit
Ngun nit l mt yu t quan trng iu khin sinh tng hp CHHBMSH.
Ngun nit NH
4
thớch hp hn ngun NO
3
cho vic to CHHBMSH chng

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
21
Athrobacter paraffineus ATCC 19558, nguồn ure cũng làm tăng sản lượng
CHHBMSH. Nguồn NO
3
tạo ra sản lượng lớn CHHBMSH ở P. aeruginosa và
Rhodoccocus sp. [16].
Sản lượng CHHBM tăng ở A. paraffineus khi thêm các axit amin như: axit
glutaric, axit asparagin, hay glycin vào mơi trường.
Cấu trúc của surfactin cũng bị ảnh hưởng bởi nồng độ L- aa tạo ra surfactin
Val-7 hay Leu-7 [16].
Với chủng B. lichenniformis BAS50 sản lượng lichennysin A tăng gấp hai
đến bốn lần khi thêm L-glutaric và L-asparagin vào mơi trường.
Robert cùng các cộng sự đã chứng minh rằng NO
3
là nguồn nitơ tốt nhất
cho việc sản xuất CHHBMSH ở chủng Pseudomonas 44TL và Rhodococus ST-
5 sinh trưởng trên dầu ơliu và paraffin.
Sản lượng CHHBM cũng tăng bằng việc giới hạn nguồn nitơ;
P. aeruginosa, Norcardia, C. tropicalis đã tăng sản lượng CHHBM cùng
với hoạt động tổng hợp glutamic khi chuyển sang giai đoạn sinh trưởng chậm
lại, lúc mà mơi trường hết nguồn nitơ.
Syldatle cùng các cộng sự đã chứng minh rằng việc giới hạn nguồn nitơ
khơng chỉ làm tăng sản lượng CHHBMSH mà còn làm thay đổi thành phần của
CHHBMSH.
Guerra-Santos cùng các cộng sự chỉ ra rằng việc tạo rhamnolipit là cực đại
khi tỉ lệ C: N là 16:1 đến 18:1, khơng tạo ra khi tỉ lệ này là 11:1. [20]
c. Các yếu tố khác
Một sự thay đổi trong mơi trường ni cấy cũng làm tăng sản lượng
CHHBMSH.

Kiểu loại, sản lượng và hoạt tính CHHBMSH cũng bị ảnh hưởng khơng chỉ
bởi các nguồn cacbon khác nhau mà còn bởi nồng độ, nguồn nitơ, photpho, các
ion Mg, Fe trong mơi trường, điều kiện ni cấy, pH, nhiệt độ, tốc độ lắc và tỉ lệ
pha lỗng các chất trong mơi trường [21].
Trong một số trường hợp, khi thêm các ion đa hố trị vào mơi trường ảnh
hưởng dương tính tới sản lượng CHHBM.
Một số các chất như etabutol, penicillin, cloramphenicol, EDTA cũng ảnh
hưởng tới việc tạo thành CHHBM. Đó là do các yếu tố này ảnh hưởng tới độ
hồ tan của các nguồn cacbon. [35]
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
22
Mt s trng hp quỏ trỡnh tng hp CHHBM li b nh hng bi nhit
, pH thụng qua s tỏc ng ca cỏc yu t ny ti hot ng sinh trng ca
t bo.
pH úng vai trũ quan trng trong vic to rhamnolipit Pseudomonas sp.,
CHHBMSH to ra cc i pH = 6 n 6,5 v gim mnh khi pH =7 [19].
Kh nng to cellobioselipit Ustilago maydis [18] v to sophorolipit
Torulospos bombicola b nh hng mnh m bi yu t pH [13].
Trong trng hp chng Athrobacter paraffineus ATCC19558,
Rhodotorula erythropolis, Pseudomonas sp. DSM2874 nhit li úng vai trũ
quan trng. Loi Bacillus chu nhit cao ch to CHHBM khi nhit trờn 40
o
C.
Tc lc cng nh hng ti sn lng CHHBM, chng Norcardia
erythropolis, sn lng CHHBM gim khi tng tc lc do nú tỏc ng ti
hot ng phõn chia t bo, cũn nm men sn lng li tng khi tc lc v
mc k khớ tng [29].
Nng mui cng nh hng nhiu ti quỏ trỡnh sn xut CHHBM do
nh hng ti hot ng ca t bo. a s cỏc trng hp khi nng mui
tng thỡ kh nng to CHHBM gim. Tuy nhiờn trong mt s trng hp sn

lng CHHHBM khụng b nh hng khi nng mui lờn ti 10% mc dự
nng mixen ti thiu gim nh [6].
3.6. Mt s ng dng ca CHHBMSH
* u im ca CHHBMSH so vi CHHBMHH
CHHBMSH to ra t con ng lờn men sinh hc, cu to ca chỳng rt
khỏc so vi cỏc CHHBMHH, tuy nhiờn chỳng cng gm hai u k nc v a
nc v hot tớnh ca chỳng cng khụng kộm CHHBMHH. Nhng CHHBMSH
li cú nhng u im m CHHBMHH khụng th sỏnh kp, quyt nh kh nng
ng dng ca nú trong rt nhiu ngnh cụng nghip, v ang cú xu hng thay
th dn cỏc CHHBMHH. ú l cỏc c im:
- D phõn hu sinh hc: CHHBMHH khi b sung vo trong m khú b
phõn hu trong iu kin va, gõy ụ nhim mụi trng du khớ do ln cỏc cu t
khụng mong mun lm gim cht lng du. CHHBMSH to ra t ngun vi
sinh vt nờn tinh khit cao, hot tớnh ca chỳng li khụng kộm cỏc
CHHBMHH. Vớ d in hỡnh cho trng hp ny l nh hng ca CHHBMSH
v CHHBMHH lờn s phõn hu cỏc hp cht hydrocacbon thm mch vũng
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
23
c nghiờn cu bi Marar v Rockne: khi thờm mt s CHHBMHH vo cú th
kỡm hóm s phõn hu cỏc hp cht thm do cú nh hng gõy c, kớch thớch vi
sinh vt phõn hu CHHBMHH hay cụ lp cỏc hydrocacbon trong mch micxen
CHHBM, cũn CHHBMSH cho thy cú nhng nh hng tt nh CHHBMHH
nhng chỳng cú th b phõn hu, khụng c v nhiu CHHBMSH khụng to cu
trỳc micxen do ú rt thun li cho vic kt hp cỏc hp cht thm vi vi khun
[34].
- Cỏc cht HHBMSH cú th sn xut t cỏc ngun vt liu r tin, sn cú,
vi s lng ln. Ngun cacbon cú th l cỏc hydrocacbon, lipit, cỏc ngun c
cht ph thi ca cỏc ngnh cụng nghip khỏc nh r ng, du cn... do ú nú
mang li hiu qu kinh t cao m li x lớ c ụ nhim do cỏc ph thi ny gõy
ra vi mụi trng [31].

- Vic sn xut CHHBMSH n gin hn nhiu CHHBMHH. Chỳng c
to ra bng con ng lờn men nh vi sinh vt cho nờn thit b n gin, tn
kộm m li khụng s dng cỏc hoỏ cht c hi nh sn xut CHHBMHH.
Do khụng c, d dng b phõn hu, giỏ thnh sn xut r nờn chỳng c
ng dng trong x lớ mụi trng m CHHBMHH khụng th x lớ trit : x lớ
du trn, tng cng kh nng phõn hu cỏc hp cht c hi cho mụi trng,
chuyn chỳng thnh cỏc yu t tớch cc cho mụi trng nh sn xut phõn bún
t mựn khoan ph thi, cỏc hp cht thm.
Vi nhng c tớnh khụng c hi, d b phõn hu, d tiờu hoỏ m
CHHBMSH c s dng trong cỏc ngnh cụng nghip c bit khỏc nh m
phm, dc phm, thc phm m CHHBMHH khú cú th bỡ kp.
* Mt s ng dng ca CHHBMSH
CHHBMSH l mt nhúm a cu trỳc, chỳng cú nhng c tớnh hn hn cỏc
CHHBMHH nh ó núi trờn cho nờn chỳng c ng dng trong rt nhiu
ngnh cụng nghip khỏc nhau. Cụng nghip du m l mt ngnh ng dng
rng rói cỏc cht hot hoỏ b mt trong khai thỏc cng nh l x lớ mụi trng,
CHHBMSH ó t ra cú u th v tim nng trong ngnh cụng nghip ny. Sau
õy chỳng tụi xin trỡnh by mt s cỏc ng dng quan trng ca nú.
a. Nõng cao hiu sut khai thỏc du (MEOR)
õy l mt ng dng quan trng nht ca nú trong ngnh cụng nghip du
m.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
24
C ch ca phng phỏp MEOR bao gm:
1. To axit ho tan phn ỏ bao bc du, tng rng v tớnh thm ca va,
to khớ, do ú lm gim nht ca du v tng ỏp sut va.
2. To cỏc axit hu c hay cỏc cht HHBM, biopolyme lm gim sc cng
b mt gia du v nc dn n lm tng linh ng ca du.
CHHBMSH cú th c sn xut t ngoi (ex situ) ri b sung vo trong
m hay to ra ngay trong m (in situ). Trong c hai trng hp, CHHBMSH u

lm tng lng du khai thỏc t m lờn ti 60 n 70% m bng phng phỏp
bm ộp thụng thng ch khai thỏc c khong 30% ngun du trong m. S
cú mt ca CHHBM lm gim sc cng b mt gia vựng du nc do ú kớch
thớch dũng du chy.
sn xut CHHBM t ngoi, CHHBM c tin hnh lờn men, thu
CHHBM hay n gin l cụ c dch nuụi cy v sau ú l bm xung ging.
Quỏ trỡnh sn xut ex situ phi c tin hnh vi s lng ln, di iu kin
ti u, cung cp y khụng khớ cho quỏ trỡnh lờn men. Quỏ trỡnh ny cú th
s dng cỏc c cht r tin nh cỏc ph thi ca cỏc ngnh cụng nghip nờn va
h giỏ thnh sn phm va gim ụ nhim cho mụi trng [31].
Mt ỏp dng hp lớ v hp dn hn l sn xut CHHBMSH ngay trong m
(in situ) bng cỏch cung cp cht dinh dng cho qun th vi sinh vt ni ti
trong m hay nuụi ging t bờn ngoi trn cựng vi mụi trng dinh dng ri
bm vo trong ging. Tuy nhiờn khi sn xut theo cỏch thc ny thng gp
nhng khú khn nht nh nh hng ti s sinh trng ca vi sinh vt thm chớ
kỡm hóm sinh trng v sinh tng hp CHHBM nh: nhit m quỏ cao, ỏp
sut ln, pH, mn v kim loi nng, khú khn ln nht l thiu oxy v vic
luõn chuyn cht dinh dng trong m. Do ú, phng phỏp MEOR ny
thnh cụng thỡ phi la chn c cỏc chng cú kh nng chu ng c cỏc
iu kin khú khn trong m.
Phng phỏp MEOR ó c nhiu nc ỏp dng thnh cụng.
Clark cựng cỏc cng s ó xỏc nh cú khong 27% m du M thớch hp
cho vi sinh vt phỏt trin v ng dng phng phỏp MEOR. Phng phỏp
MEOR cng ó c thụng bỏo thnh cụng trong nhiu nghiờn cu Nga, Cng
ho Sộc, Rumani, M, Hungary, Balan, H Lan, Nam T.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
25
Nc ta hin ó ng dng phng phỏp ny, nm 1998 Li Thuý Hin
cựng cỏc cng s ó th nghim phng phỏp MEOR trờn hin trng khu vc
m du Bch H- Vng Tu v thu c kt qu tt, s lng vi khun kh

sunphat gim i, nng sut khai thỏc du tng lờn cú ging tng ti 200%.
b. Phõn hu cỏc hydrocacbon
Mt ng dng quan trng khỏc ca CHHBMSH ú l trong x lớ mụi
trng ụ nhim hydrocacbon.
- Phõn hu cỏc hydrocacbon trong t:
Cỏc nghiờn cu v quỏ trỡnh phõn hu hydrocacbon trong t ó c
thụng bỏo rng dói. Kh nng phõn hu ph thuc vo s cú mt ca cỏc vi sinh
vt phõn hu, thnh phn hydrocacbon, O
2
, nhit , pH, nc, cỏc cht dinh
dng v trng thỏi vt lớ ca cỏc hydrocacbon. Khi thờm CHHBM sinh hc hay
tng hp vo trong mụi trng s lm tng tớnh lu bin v ho tan ca cỏc
hydrocacbon, iu ny rt cn cho quỏ trỡnh phõn hu.
Cỏc th nghim khi b sung CHHBMSH phõn hu cỏc hydrocacbon ó
em li nhiu thnh cụng:
Lindley v Heydeman nuụi nm Cladosporium resinae trờn hn hp ankan,
chng ny cú kh nng sn xut ra mt loi CHHBM gm cỏc axit bộo,
phospholipid, nhng ch yu l axit dodecacnoic v phosphatidylcloline. Khi b
sung phosphatidylcloline vo mụi trng nuụi cy cha hn hp cỏc ankan ny
ó lm tng tc phõn hu ankan lờn 30%.
Foght cựng cỏc cng s ó chng minh cht emulsan kớch thớch quỏ trỡnh
phõn hu ca dch cha n chng vi khun nhng li kỡm hóm khi mụi trng
cha hn hp cỏc chng vi khun.
Oberbremer v Muller-Harting s dng qun th vi sinh t ỏnh giỏ
kh nng phõn hu du thụ, trong ú naphthalen b phõn hu u tiờn, cỏc thnh
phn khỏc ch b phõn hu khi cỏc CHHBM c to ra lm gim sc cng b
mt gia du v nc.
Khi thờm CHHBM nh mt s sophorolipit vo mụi trng cha hn hp
cỏc hydrocacbon thỡ s lm tng phõn hu c s loi ln s lng cỏc
hydrocacbon.

Mt vi chng vi khun k khớ cng sn xut CHHBMSH nhng kh nng
lm gim sc cng b mt khụng bng cỏc vi khun hiu khớ.
THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN