Đánh giá khả năng tạo CHHBMSH do các chủng vi khuẩn

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

U

M

Cơng nghi p d u khí là m t trong nh ng ngành cơng nghi p quan tr ng,

OBO
OK S
.CO
M

đem l i l i ích vơ cùng l n cho n n kinh t qu c dân. Ngu n ngun li u d u
khí t o ra r t nhi u s n ph m ph c v cho h u h t các l nh v c cơng nghi p,
nơng nghi p, đ i s ng xã h i, an ninh qu c phòng… B t kì m t n

c nào s

h u ngu n tài ngun q giá này đ u có ti m n ng phát tri n kinh t v

t tr i,

vì v y nó khơng ng ng đ c tìm ki m, khai thác và v i quy mơ ngày càng t ng.
c bi t v i m t n c đang phát tri n nh n c ta thì vai trò c a nó l i càng
quan tr ng.
Hi n Vi t Nam là n
tiên đ
đ

c khai thác d u đ ng th 3 ơng Nam Á, t n d u đ u

c khai thác vào n m 1986 t i V ng Tàu, tính đ n n m 2004 đã khai thác

c t n d u th 140 tri u t n, hàng n m đem l i m t ph n ba ngu n ngân sách

qu c gia. Ho t đ ng th m dò khai thác d u khí di n ra h t s c sơi n i
đ a phía Nam và đang có xu h
Phòng.

ng chuy n sang mi n B c nh

th m l c

Thái Bình, H i

Bên c nh nh ng m t tích c c đó, ho t đ ng khai thác càng m nh m c ng
đ ng ngh a v i vi c th i ra mơi tr

ng càng nhi u ph th i và tình tr ng ơ nhi m

l i tr m tr ng thêm. Trong ngành cơng nghi p d u khí, mùn khoan là m t ngu n
ch t th i vơ cùng l n và có nguy c gây ơ nhi m r t cao, đ c bi t là khi s d ng
các dung d ch khoan g c d u. Nó đ

c t o ra khi ti n hành khoan th m dò và

phát tri n m , g m h n h p đ t đá cùng v i các hố ch t trong dung d ch khoan
l n vào. Khi q trình khoan s d ng dung d ch g c d u thì tình tr ng ơ nhi m
càng l n. V ngun t c ngu n ph th i này ph i đ c đem vào b x lí, tuy

nhiên vi c x lí chúng r t khó kh n và t n kém nên các nhà th u th
lãng. Hi n t i trong ngành cơng nghi p d u khí n

c ta ch m i áp d ng các

ng đ làm gi m tác h i, mà khơng x lí tri t đ r i

KIL

bi n pháp hố lí thơng th
th i vào mơi tr ng.

ng sao

V n đ đ t ra cho các nhà mơi tr

ng là ph i x lí chúng, ph

ng án gi i

quy t ph i đ m b o sao cho v a hi u qu , đ n gi n mà l i kinh t . Do đó mà
ph

ng pháp sinh h c đang đ

các ph

c chú ý b i các u đi m v

ng pháp hố lí nh : an tồn v i mơi tr

t tr i c a nó so v i

ng, đ n gi n, x lí tri t đ mà

giá thành l i r . M t trong các ph ng pháp x lí sinh h c đem l i hi u qu cao
đó là s d ng các ch t ho t hố b m t do các vi sinh v t t o ra. Ch t ho t hố
1



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
b m t sinh h c là m t h p ch t l ng c c cho phép hồ tan các ch t khơng tan
vào trong n c, chúng d b phân hu sinh h c l i khơng đ c thêm vào đó nó có
th s n xu t t các ngu n c ch t ph th i c a các ngành cơng nghi p khác giá

KIL
OBO
OKS
.CO
M

thành h l i gi i quy t đ c tình tr ng ơ nhi m do các ngu n ph th i này sinh
ra.
x lí mùn khoan, CHHBM t ra r t có tri n v ng.
Vi t Nam, m i ch có m t s ít các cơng trình nghiên c u v ch t ho t
hố b m t sinh h c, h ng nghiên c u và ng d ng chúng còn r t m i m .
Xu t phát t nh ng u c u th c t đ t ra, chúng tơi ti n hành nghiên c u
đ tài: “ ánh giá kh n ng t o CHHBMSH do các ch ng vi khu n phân l p
t mùn khoan d u khí V ng Tàu và nh h

phân hu d u”.

2

ng c a chúng lên kh n ng



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN

CH

NG 1. T NG QUAN TI LI U
D NG DUNG D CH KHOAN V V N

1. TèNH HèNH S

X

L MN

KHOAN D U KH HI N NAY

KIL
OBO
OKS
.CO
M

1.1. Tỡnh hỡnh s d ng dung d ch khoan

Trong ngnh cụng nghi p khai thỏc d u khớ, khi ti n hnh khoan m bụi
tr n m i khoan, v n chuy n mựn khoan t ỏy gi ng lờn trờn b m t, gi ỏp su t
v a n nh ng n hi n t

ng phun tro, b o v thnh gi ng kh i s t l , bụi

tr n chũng khoan, c n khoan ng
(DDK).

i ta luụn ph i s

d ng dung d ch khoan

DDK l m t h dung d ch bao g m h n h p cỏc ch t i u ch nh nh t,
ch t t o nh , ch t phõn tỏn, ch t di t khu n, ch t ph gia, NaCl, CaCl2, vụi, sột,
BaSO4, ch t ch ng m t n

c... nh m t o cỏc c tớnh mong mu n cho DDK.

Khi chỳng c pha v i n c g i l DDK g c n c, ho c pha v i d u g i l
DDK g c d u. Hm l ng d u g c trong DDK th ng ch a trờn 70%.
So v i DDK g c n

c thỡ DDK g c d u t v c h i h n, nh ng chỳng

cú nh ng c tớnh h n h n nh : n nh

c nhi t cao, ch ng s t l t t, kh

n ng gi dung d ch t t... Khi ti n hnh khoan sõu, khoan nghiờng m b o
thnh cụng ng i ta luụn s dung d ch khoan g c d u.
D u g c c a cỏc dung d ch khoan u tiờn th ng l d u diezen hay d u
thụ. Do gõy nh h ng nghiờm tr ng t i mụi tr ng m hi n nay xu h ng s
d ng cỏc lo i d u g c cú c th p nh d u khoỏng, d u th c v t hay d u t ng
h p cú c th p.
D u khoỏng

c s n xu t t d u thụ ó

c lo i b cỏc h p ch t c h i

nh cỏc h p ch t th m, d vũng nờn c th p h n d u thụ.
D u th c v t cú nh t cao nờn th

ng s d ng cỏc d n xu t c a nú cú

nh t th p h n, u i m c a nú l cú kh n ng phõn hu sinh h c t t h n d u thụ
nờn ớt nh h ng t i mụi tr ng h n.
D u t ng h p cú c th p, d phõn hu sinh h c, giỏ thnh l i r h n
d u th c v t nờn
Hi n nay

c s d ng r ng dói [5].

trờn th gi i v

Vi t Nam, m t s nh th u ó s d ng DDK

g c d u t ng h p saraline cú c th p. Saraline

c s n xu t t d u khoỏng

lo i b cỏc h p ch t th m d vũng c h i, nú khụng ch a cỏc h p ch t th m a
3



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
vòng v n là m t h p ch t r t đ c h i cho mơi tr
các ankan m ch th ng t C12 đ nC25.
Tuy các d u g c đã đ
gây tác đ ng l n t i mơi tr

ng, thành ph n chính c a nó là

c x lí lo i b các thành ph n đ c h i, chúng v n
ng sinh thái và s c kho con ng

i. Các d u g c

KIL
OBO
OKS
.CO
M

ch a các thành ph n hydrocacbon, các thành ph n này n u tích t

n ng đ cao

s nh h ng t i q trình trao đ i ch t c a sinh v t. Trong mơi tr ng n c nó
t o l p váng trên b m t ng n c n s hồ tan oxy vào trong n c, s trao đ i
nhi t gi a khí quy n và thu quy n, khơng cho ánh sáng đi vào n
h

ng t i ngu n th c n, dinh d

trùng...

i v i mơi tr

c t đó nh

ng, hơ h p c a sinh v t, t i các lo i u

ng đ t, d u đ y n

c và khơng khí ra ngồi làm cho đ t

m t kh n ng h p th và trao đ i, ng n c n q trình trao đ i ch t c a h vi sinh
v t trong đ t.
i v i con ng i, nó nh h ng thơng qua mơi tr ng n c,
khơng khí, nó đi vào trong l
h hơ h p, h th n kinh.

i th c n, gây tác đ ng t i h tiêu hố, h bài ti t,

C th nh d u saraline, đã có nh ng cơng b v tác h i gây b nh viêm
ph i c a lo i d u này [21].

1.2. V n đ x lí mùn khoan d u khí hi n nay
1.2.1. Mùn khoan

Mùn khoan là s n ph m ph th i c a ngành cơng nghi p d u khí, g m h n
h p c a các lo i đ t đá b v v n ra khi ti p xúc v i m i khoan và đ c v n
chuy n lên trên m t đ t thơng qua q trình tu n hồn c a dung d ch khoan. H
dung d ch khoan đ

c b m vào bên trong ng khoan, đ nh t và v n t c tu n

hồn duy trì mùn khoan

tr ng thái huy n phù, thơng qua khơng gian gi a

thành ng khoan và thành l khoan nó v n chuy n mùn khoan lên trên m t, t i
đó nó tách kh i mùn khoan và l i tu n hồn tr l i gi ng khoan. Do đó, ngồi
đ t đá, mùn khoan còn l n các hố ch t trong DDK.
DDK g c d u thì mùn khoan th m đ y d u.
Mùn khoan đ

c t o ra t ho t đ ng khoan th m dò và phát tri n m . Kh i

l ng mùn khoan ph thu c vào đ
c a m i cơng đo n khoan.

ng kính gi ng, t c đ khoan và chi u dài

Trong q trình khoan th m dò, l
đ t, mùn khoan đ

i v i q trình s d ng

ng mùn khoan t o ra ít, khi đ a lên m t

c r a s ch, m t ph n gi l i nghiên c u, theo quy ch mùn

khoan lo i b ph i đ a vào b chơn, n

c r a mùn khoan ph i đ
4

c x lí s ch.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Tuy nhiên, các quy đ nh này r t khó th c hi n đ ng th i gây t n kém nên các
nhà th u th ng tr n tránh trách nhi m.
Giai đo n khoan phát tri n m , s l
mùn khoan

m i gi ng r t l n, khoan khai thác th

ng mùn l i vơ cùng l n. Ch tính riêng

ng

ng khơng l y m u nên

m B ch H , trung bình khoan m t

KIL
OBO
OKS
.CO
M

l

ng gi ng khoan nhi u c ng v i l

gi ng sâu 4000m t o ra kho ng 350 m3 (900 t n) mùn khoan. N u duy trì t l
d u 70% trong DDK g c d u thì mùn khoan th i ra có hàm l ng d u vơ cùng
l n.
1.2.2. Tác h i c a mùn khoan nhi m d u

V i đ c thù là m t s n ph m ph th i nhi m d u, có s l

ng r t l n, mùn

khoan đã và đang gây nh ng tác h i khơng nh .

Khi th i ra ngồi bi n mùn khoan nhi m d u làm thay đ i mơi tr

ng s ng

c a các sinh v t đáy, riêng các ch t đ c h i trong mùn khoan s xâm nh p vào
trong th c n, tác đ ng t i q trình trao đ i ch t, có th gi t ch t ho c gây bi n
d ng gi ng lồi, làm thay đ i h sinh thái bi n, nh h ng ơ nhi m d lan r ng
đ c bi t là khu v c có dòng h i l u.

T i đ t li n vi c ch t đ ng mùn khoan hay làm v t li u chơn l p h , ao h
chi m di n tích l n, làm thay đ i đ a hình và sau đó khi c n dùng di n tích thì
ph i t n kém chi phí b c d , khơng nh ng th nó còn làm ơ nhi m ngu n n
khơng khí qua đó nh h ng t i s c kho c a con ng i [5].

c,

1.2.3. Tình hình x lí mùn khoan nhi m d u
Hi n nay

n

c ta và nhi u n

c trên th gi i, vi c x lí mùn khoan ch

m i áp d ng các bi n pháp hố lí nh m gi m thi u l
khoan tr

ng d u bám dính trên mùn

c khi th i xu ng bi n, ho c v n chuy n vào b đ l p các đ a đi m

t o b m t xây dung hay x lí thành các ngun v t li u xây d ng nh

Thái

Lan, Malayxia, Tây Âu. Các n c phát tri n trình đ th p thì ch a quan tâm
t i mơi tr ng th ng ch p nh n m t kho n phí b i th ng r i cho phép đ tu
ti n các ch t th i [5].

N c ta hi n này c ng áp d ng m t s các bi n pháp đ gi m tác đ ng c a
mùn khoan đ i v i ngu n l i thu h i s n và mơi tr ng bi n:
- S d ng sàng rung l i và các thi t b li tâm hi u qu cao trên giàn khoan
đ gi m thi u t i đa hàm l ng d u bám dính trên mùn khoan đ n d i 10%.

5



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
- Th c hi n ch ng trình giám sát mơi tr ng t i các khu v c lân c n c a
gi ng khoan đ đánh giá tình tr ng thay đ i mơi tr ng.
- Nghiên c u đ đ c c a các lo i d u t ng h p đ i v i sinh v t.

2. PH

c v n đ tri t đ , mơi

KIL
OBO
OKS
.CO
M

tr

Tuy nhiên, các bi n pháp trên khơng gi i quy t đ
ng sinh thái v n b tác đ ng l n.
NG PHÁP SINH H C TRONG X

LÍ Ơ NHI M D U

2.1. Vai trò c a vi sinh v t trong x lí ơ nhi m d u
2.1.1. H vi sinh v t trong mùn khoan d u khí
Nh đã nói

trên, mùn khoan là h n h p các lo i đ t đá

trong lòng đ t

chuy n lên. Mùn khoan ch a m t ph n các ph gia trong dung d ch khoan, ph n
d u (đ i v i DDK g c d u), n c trong lòng đ t và khu h vi sinh v t trong
gi ng khoan. Các ch t th ng s d ng trong dung d ch khoan là: tinh b t,
cacbonoxymetylcellulo, lignosulfonat, các lo i gum t nhiên, d u nh hố, d u
g c...[23]. Các ch t này đã đ

c nhi u nhà khoa h c ch ng minh là có kh n ng

b phân hu b i các vi sinh v t: Bacillus subtilis, Pseudomonas sp., các vi khu n
kh sunphat nh Desulfovibrio desulfuricans [15]... M c dù trong mùn khoan
th

ng b sung các ch t di t khu n nh ng kh n ng b t n cơng b i vi sinh v t

c a các ch t k trên v n r t cao. Vi c có m t n

c

trong mùn khoan càng làm

t ng kh n ng phân hu d u c a vi sinh v t. Smirnova đã ch ng minh có nhi u
lo i vi khu n bao g m c các lo i oxy hố hydrocacbon có m t trong DDK [15].
Do m i vùng đ a lí có khu h vi sinh v t khác nhau nên các m u mùn
khoan l y
nhau.

các đ a đi m khác nhau có khu h vi sinh v t đ c tr ng c ng khác

H vi sinh v t trong mùn khoan là c s cho các bi n pháp x lí d u b ng
bi n pháp sinh h c.
2.1.2. C ch phân hu các hydrocacbon

C ch phân hu các hydrocacbon c a vi sinh v t đã đ

c các nhà khoa

h c trong và ngồi n c nghiên c u. Vi sinh v t s d ng hydrocacbon làm
ngu n dinh d ng và n ng l ng cho s sinh tr ng và phát tri n. Vi c s d ng
các hydrocacbon c a vi sinh v t có th x y ra theo hai h ng:
i v i m t s các hydrocacbon tan trong n
tr c ti p.

6

c, vi sinh v t có th h p th



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
n

- V i các hydrocacbon khó tan mà có th tan d i d ng nh t ng d u c thì q trình phân hu vi sinh theo trình t các b c: đ u tiên là hồ tan

các hydrocacbon d

i d ng nh t

ng d u n

c b ng cách ti t ra các ch t ho t

hố b m t sinh h c, sau đó vi sinh v t ti p xúc v i d u, cu i cùng nó ti t ra các

KIL
OBO
OKS
.CO
M

enzyme đ chuy n hố các hydrocacbon thành các ch t mà nó có th s d ng
đ c.
Nhìn chung các hydrocacbon khác nhau b phân hu b i nhi u lo i vi
khu n và b ng nhi u con đ ng khác nhau.
2.1.2.1. C ch phân hu các ankan

Kh n ng phân hu c a các ankan ph thu c vào c u trúc phân t c a
chúng. Thơng th ng các hydrocacbon b c 1 và b c 2 d phân hu h n các
hydrocacbon b c 3 và 4.
a. C ch phân hu các n-ankan:
Q trình phân hu ankan đ

c kh i mào nh enzym mono-oxygenaza và

di-oxygenaza. Q trình này đòi h i có s tham gia c a m t phân t oxy và ch t
cho đi n t NADPH2.
Các giai đo n oxy hố ankan:
* Giai đo n 1: T o thành r

u, x y ra qua 2 b

c

T o thành h p ch t peoxyt

R- CH2- CH3 + O2 —> R- CH2- CH2- OOH
n

H p ch t peoxyt khơng b n d
c:

i tác d ng c a NADPH2 t o thành r

u và

R- CH2- CH2- OOH + NADPH 2 —> RCH2- CH2- OH + H2O + NADP (2)
T ankan chuy n thành r

u có hai kh n ng x y ra:

T o thành r

u b c 1: x y ra khi nhóm OH g n vào C b c 1 (2)

T o thành r

u b c hai: khi nhóm OH g n v i C b c 2:

R-CH2-CH2 - OOH + O2 + NADPH2 —> R- CH- CH2 + H 2O + NADP
|

OH

* Giai đo n 2:
R

u b c 1 t o thành andehit

R- CH2 - CH 2 - OH +1/2 O2 —> R- CH2 - CHO + H2O
7



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
R

u b c 2 t o thnh xeton:

R - CH - CH 3 + 1/2 O 2 > R CH - CH3 +H 2O
||

OH

O

KIL
OBO
OKS
.CO
M

|
* Giai o n 3: t o thnh axit bộo:

- Cỏc xeton b oxy hoỏ t o thnh este, liờn k t este b phỏ v t o ra m t axit
v r u b c m t, r u b c 1 l i b oxy hoỏ thnh andehit r i axit bộo:
R- CH2- C- CH3 >R- CH2-O- C - CH3 >R- CH2 - OH + CH3 - COOH
||
O

||

O

- Cỏc andehit b oxy hoỏ thnh axit bộo:

R - CH 2- CHO +1/2 O2 >R - CH2 - COOH
Cú tr ng h p s oxy hoỏ x y ra
cỏc dicacbonxylic.

c hai u c a ankan t o thnh cỏc diol,

* Giai o n 4: cỏc axit bộo b oxy hoỏ ti p nh tru trỡnh ừ - oxy hoỏ.
Axit bộo m ch di d

i tỏc d ng c a m t lo i enzym chuy n sang d ng

acetyl coenzym A v chuy n hoỏ ti p d

i tỏc d ng c a nhi u enzym khỏc. K t

qu l sau m i chu kỡ chuy n hoỏ, m t nhúm acetyl CoA b c t ra v phõn t
axit bộo b c t i hai nguyờn t cacbon. S n ph m cu i cựng c a chu trỡnh ừ
oxy hoỏ l CO2 v n c.
b. C ch phõn hu cỏc alkan m ch nhỏnh:

Do c n tr v m t khụng gian nờn kh n ng phõn hu c a chỳng kộm h n
n-ankan. Theo Atlas, cỏc vi sinh v t phõn hu
b c 3 v 4 thỡ khú phõn hu h n.
Ankan cú nhúm metyl

u tiờn C b c1 v b c 2, cũn C

d u m ch khú phõn hu h n

gi a m ch.

Ankan cú m ch nhỏnh di d b phõn hu h n ankan cú m ch nhỏnh ng n.
Trong quỏ trỡnh nghiờn c u s phõn hu cỏc ankan m ch nhỏnh, ng

i ta

xu t bi n d ng c a chu trỡnh TCA l chu trỡnh Metylcitrat, thay vo v trớ c a
axit citric l metylcitrat.
c. C ch phõn hu cỏc cycloankan:

8



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Cycloankan l c u t chớnh c a d u thụ. Kh i mo cho s phõn hu
cycloankan c ng l cỏc enzym monooxygenaza v oxygenaza. D i tỏc d ng
c a cỏc enzym ny, cỏc cycloankan b phõn hu thnh cỏc cycloankanol.
Theo cỏc tỏc gi , kh n ng phõn hu c a cyclohexan l m nh nh t trong

KIL
OBO
OKS
.CO
M

dóy ng ng cycloankan. Cựng vũng cycloankan ch t no cú m ch nhỏnh di
h n thỡ s d phõn hu h n.

Khi phõn hu cyclohexan, quỏ trỡnh hydroxyl hoỏ
oxydaza ch c n ng t o ra m t r

u m ch vũng. R

c xỳc tỏc b i enzym

u m ch vũng s b dehydro

hoỏ t o ra xeton, xeton b oxy hoỏ ti p thnh lacton. Lacton s b thu phõn,
nhúm hydroxyl b oxy hoỏ thnh m t nhúm andehit v m t nhúm cacboxyl. K t
qu l axit dicacboxylic b bi n i ti p nh chu trỡnh ừ - oxy hoỏ.
Cỏc vi sinh v t cú kh n ng phỏt tri n trờn cyclohexan ph i th c hi n t t c
cỏc ph n ng trờn. Tuy nhiờn ta th ng g p h n cỏc vi sinh v t cú kh n ng
chuy n cyclohexan thnh r u m ch vũng nh ng khụng cú kh n ng lacton hoỏ
v m

m ch vũng. Do v y c

ch

c ng sinh v cựng trao i ch t (co-

metabolism) úng m t vai trũ r t quan tr ng trong phõn hu sinh h c cỏc h p
ch t hydrocacbon m ch vũng.
2.1.2.2. C ch phõn hu hydrocacbon th m
a. Benzen

Xỳc tỏc ban u cho quỏ trỡnh oxy hoỏ benzen l enzym dioxygenaza, t c
l phõn t oxy s g n tr c ti p vo cacbon c a vũng th m.
b. Naphtalen

Xỳc tỏc u tiờn l enzym oxygenaza, g n phõn t

oxy vo phõn t

naphtalen t o thnh cis-1,2 dihydroxyl 1,2 dihydro naphtalen, sau ú tỏch
n

c thnh 1,2-dihydroxynaphtalen. T i õy, vũng b c t t o thnh cis-o-

hdroxyl benzan pyruvic axit, sau ú ti p t c b oxy hoỏ t o thnh salicyandehyd,
salicylic axớt v catechol, ti p ú c t cỏc vũng khỏc theo h
metha ph thu c vo ch ng vi khu n.
C ng cú tr

ng h p xỳc tỏc

monooxygenaza, t c l m t nguyờn t

ng -octhor hay -

oxy hoỏ naphtanen l enzym

c a phõn t

oxy s g n vo vũng

naphthalen v cu i cựng cho ta cis-1,2-dihydroxyl 1,2 -dihydronaphtalen. N m
m c l nhúm vi sinh v t chi m u th v ch ng lo i cú kh n ng phõn hu
naphtalen.
9



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN

Nh v y, naphtalen d n d n s b chuy n hoỏ thnh phõn t cú kh i l ng
bộ h n nh vi sinh v t, lm cho d u n ng tr thnh d u nh h n, v nh t c a
d u s gi m i.
nh h

ng t i kh n ng phừn hu d u c a vi sinh v t

KIL
OBO
OKS
.CO
M

2.2. C c y u t

S ph t tri n c a vi sinh v t phừn hu d u ph thu c r t l n vo c c ngu n
c ch t v c c i u ki n c a m i tr ng s ng: nhi t , pH, p su t.
Trong t

nhi n, s

t n t i c a c c vi sinh v t cỳ kh n ng s

hydrocacbon r t a d ng. Ch ng cỳ th s ng

c

d ng

nh ng n i cỳ i u ki n r t

kh c nghi t nh trong gi ng khoan cỳ sừu hng ngh n m t v i p su t t 200
400 atm v nhi t l n h n 100 0C. M t kh c ch ng cỳ th s ng c c v ng
ven bi n, n i m hng gi cỳ s thay i l n v mu i v nhi t do t c ng
c a sỳng v thu tri u. Do ỳ s t n t i v ph t tri n c a vi sinh v t cỳ kh n ng
s d ng hydrocacbon trong d i nhi t v p su t kh l n.
v t ph h p v i nhi t t 25 300C v p su t 1 atm [4].
M t nhừn t m i tr
sinh v t l pH.
ki m y u.

ng n a t c ng t i s phừn b v ph t tri n c a vi

a s c c vi sinh v t s ng

Kh h u c ng nh h

a s c c vi sinh

m i tr

ng cỳ pH trung t nh ho c

ng l n n s ph t tri n c a vi sinh v t. N

c ta cỳ

kh h u nhi t i giỳ m a. M a h , nhi t cao v m l n t o i u ki n t i
u cho vi sinh v t ph t tri n. M a ng, nhi t v m gi m th kh n ng
ph t tri n c a vi sinh v t c ng y u i.

B n c nh ỳ, s ph t tri n c a vi sinh v t ph thu c nhi u vo thnh ph n
mu i kho ng trong m i tr

ng. S ph t tri n c a vi sinh v t s d ng d u

th m l c a phong ph v a d ng h n

id

v ng

ng. Trong c c nguy n t dinh

d ng kho ng N v P l hai nguy n t ch nh nh h ng t i kh n ng s d ng
hydrocacbon c a vi sinh v t. T i nhi u v ng nhi m d u, ng i ta ú d ng
nhi u phừn v c t ng h p N, P, K r i xu ng n i

nhi m nh m k ch th ch s

ph t tri n c a vi sinh v t [4].

C c vi sinh v t kh c nhau s d ng cỏc hyrocacbon khỏc nhau. Trong c c
hydrocacbon, hydrocacbon no v hydrocacbon th m b phõn hu nhi u nh t t t
nh t.
Cỏc c tớnh c a mựn khoan cú nh h

ng t i kh n ng phõn hu c a vi

sinh v t. Mựn khoan l m t ch t th m m DDK - l m t dung d ch ki m tớnh

10



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
cao, cho nên mùn khoan th ng r t ki m. Mùn khoan là m t h n h p r n, ch a
các ch t kìm hãm vi sinh cho nên l ng O2 trong mùn khoan r t ít và kh n ng
sinh s ng c a vi sinh v t trong đó khơng thu n l i.

i u này đã gây nên nh ng

khó kh n nh t đ nh trong vi c x lí chúng. Vì v y h

ng s d ng chính vi sinh

KIL
OBO
OKS
.CO
M

v t phân l p t mùn khoan và vi c dùng CHHBMSH đ kích ho t q trình
phân hu c a chính t p đồn vi sinh v t trong mùn khoan đ m b o kh n ng
thành cơng.
2.3. Các ph
*

ng th c x lí sinh h c

ánh giá m c đ ơ nhi m d u: trong t nhiên ơ nhi m d u đ

c gi m đi

b ng nhi u cách nh s bay h i c a các phân đo n nh hay s t oxy hố và
quang hố nh ng c ch ch y u c a s phân hu d u là nh vi sinh v t.

i u

này là c s cho các nhà vi sinh v t dùng các ch ph m sinh đ h tr các k
thu t làm s ch hố lí khác [12].
* Các ph

ng th c x lí ơ nhi m d u b ng bi n pháp phân hu sinh h c:

Khái ni m phân hu

sinh h c hay còn g i là c u ch a sinh h c

(bioremediation) đ a ra đ mơ t q trình s d ng các vi sinh v t s ng x lí các
h th ng b ơ nhi m. Trong các vi sinh v t thì vi khu n đ c s d ng nhi u nh t,
tuy nhiên n m và các th c v t b c cao c ng góp ph n x lí ơ nhi m.
B n ch t c a q trình ph c h i sinh h c là c g ng thúc đ y s phân hu
sinh h c trong t nhiên. Khi trong mơi tr ng b ơ nhi m d u, các vi sinh v t có
kh n ng s d ng d u làm th c n l p t c phát tri n. Tuy nhiên s thành cơng
c a vi c ng d ng chúng đ x lí ơ nhi m d u ph thu c vào kh n ng t i u
hố các đi u ki n khác nhau v sinh h c, hố h c, đ a ch t… giúp cho vi sinh
v t sinh tr ng và phát tri n m nh m nh t có th , v i th i gian nhanh nh t.
Có hai ph

ng th c x lí ơ nhi m d u trong đ t:

1. Bioaugmentation là ph ng th c x lí mà trong đó ngồi vi c t i u hố
các đi u ki n dinh d ng, ng i ta đ a vào m t s vi sinh v t ch n l c có kh
n ng phân hu cao, b sung cùng v i qu n xã sinh v t b n đ a trong mơi tr
b ơ nhi m đ t ng c ng kh n ng phân hu d u.
2. Biostimulation là ph

ng

ng th c x lí l y qu n xã sinh v t b n đ a làm

trung tâm, các đ c đi m sinh h c, sinh thái c a qu n xã vi sinh v t đ c nghiên
c u k qua đó đ a các ch t dinh d ng h u c , vơ c , cùng các ch ph m sinh

11



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
h c v i m t t l thớch h p nh m kớch ho t t p on vi sinh v t cú kh n ng phõn
hu d u b n a lm s ch mụi tr ng.
Trờn th gi i c hai ph
theo cỏc ti li u thỡ ph

ng th c th nh t d

c em ra ỏp d ng nh ng

ng nh ớt hi u qu h n khi x lớ

ng m . Trong cỏc th nghi m th c t , vi c cho thờm cỏc vi

KIL
OBO
OKS
.CO
M

d u trong mụi tr

ng th c ny c ng ó

vinh v t cho th y khụng cú gỡ hi u qu h n so v i ch thờm cỏc ch t dinh d
Nguyờn nhõn cú th l do khi a m t l ng vi sinh v t m i vo mụi tr

ng.
ng,

chỳng ph i m t th i gian thớch nghi v i mụi tr

ng

ng sinh thỏi m i, v th

m t i kh n ng phõn hu m nh nh v n cú do cú cỏc tỏc nhõn kỡm hóm no ú
trong mụi tr

ng ụ nhi m, nhi u khi chỳng chuy n sang s d ng ngu n c ch t

m i khụng ph i l d u. i u ny th t b t l i, th m chớ c n tr quỏ trỡnh phõn

hu t nhiờn do chỳng l n ỏt h vi sinh b n a, s d ng h t ngu n oxy v n l
m t nhõn t gi i h n c c kỡ nh y c m c a quỏ trỡnh phõn hu . K t qu l v a
t n kộm m hi u qu l i khụng cao. Tuy nhiờn cỏc nh khoa h c cho r ng
ph

ng th c Bioaugmentation cú ti m n ng trong vi c x lớ cỏc h p ch t d u

c bi t ho c l

nh ng vựng m vi sinh v t b n a lm vi c khụng hi u qu

nh cỏc vựng t ỏ s i, t cỏt.

Nga ó s d ng ch ph m Devoroie g m h n

h p cỏc vi khu n Rhodoccocus v Candida lm s ch ụ nhi m d u
cỏt.

vựng t

Biostimulation ó c ch ng minh l m t cụng c h u h n x lớ tri t
cỏc b bi n b ụ nhi m d u theo ph ng phỏp hi u khớ. M t nhõn t ch ch t
t o nờn s thnh cụng c a ph
Cỏc y u t kỡm hóm ph i
dinh d

ng

ng th c ny l duy trỡ m c dinh d

ng t i u.

c kh o sỏt k lm c s cho quy t nh hm l

c a vo. Trong tr

ng h p hm l

ng

ng d u cao thỡ chỳng ta cú

th b sung vi khu n v m t s ch ph m khỏc nh ch t ho t húa b m t t ng
t c phõn hu sinh h c Cỏc ch ng vi khu n c b sung õy ph i l cỏc
ch ng
sung d

c phõn l p t chớnh mụi tr

ng b ụ nhi m

c nhõn gi ng v b

i d ng ch ph m.

Cỏc ch ph m khỏc nhau khi a vo x lớ ụ nhi m ó cho cỏc k t qu khỏc
nhau ph thu c vo c tớnh c a d u, hm l
vựng b ụ nhi m, c i m c a mụi tr

ng dinh d

ng t nhiờn s n cú c a

ng b ụ nhi m. D a trờn cỏc thớ nghi m

th t b i trong th c t núi chung cỏc ch ph m th ng m i cú hi u qu h n cỏc
lo i phõn bún nụng nghi p trong vi c thỳc y s phõn hu d u.

12



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Hi n nay nh s phát tri n m nh m c a sinh h c phân t , s phát tri n c a
phân lo i h c, các nhà khoa h c có th giám sát q trình phân hu sinh h c
thơng qua s bi n đ ng s l

ng c a qu n th vi sinh v t chi m u th trong

KIL
OBO
OKS
.CO
M

mơi tr ng b ơ nhi m, nh đó ph ng án ph c h i sinh h c mơi tr ng b ơ
nhi m d u tr nên h p d n các nhà qu n lí nh giá r , an tồn, đ tin c y cao.
3. VAI TRỊ C A CH T HO T HỐ B
M T SINH H C (BIOSURFACTANT HAY MICROBIAL SURFACE ACTIVE AGENT)

3.1. B n ch t c a ch t ho t hố b m t sinh h c
Ch t ho t hố b m t sinh h c (CHHBMSH) đ
men vi sinh v t. Nó là m t h p ch t l

c t o ra t con đ

ng lên

ng tính g m hai ph n ph n k n

c

(hydrophobic moiety) và ph n a n c (hydrophilic moiety), có kh n ng làm
gi m s c c ng b m tgi a các phân t .
Ph n a n
polysacarit.
Ph n k n

c th

ng là các nhóm: axit amin, peptit, sacarit đ n, đơi,

c là các axit béo, axit no, khơng no [30].

Các CHHBMSH có c u t o r t khác nhau v c u trúc hố h c l n kích
th

c phân t t r t đ n gi n nh các axit béo đ n ph c t p nh các h p ch t

polymer.

Các CHHBMSH th ng ti t ra bên ngồi t bào (extracellular) nh các
ch t glucolipid, axit béo, photpholipid, polysacarit lipid, lipopetic-lipoprotein,
hay chính b n thân b m t t bào vi sinh v t [30].

Ngồi đ c tính làm gi m s c c ng b m t nó còn có đ c tính kháng sinh
nh ch t gramicidin S hay polymicin [30].
Các CHHBMSH đ
tan trong n

c t o ra c

c [16,30]. Nó đ

trên các c ch t khơng tan trong n

c t o ra do ph n ng thích nghi v i mơi tr

khơng thu n l i, đ c h i và có xu h
tan trong n c [16].

cl n
ng

ng t o ra nhi u trên các c ch t khơng hồ

Các CHHBMSH do các gen trên nhi m s c th l n các gen

plasmid t ng

h p và đi u khi n. Các gen này d m t đi ch c n ng qua m t th i gian dài do b
đ t bi n và ch n l c n u g p mơi tr

ng khơng thu n l i cho chúng bi u hi n

[16]. i u này gi i thích vì sao chúng ta b t g p các lồi có kh n ng s d ng
d u c nh ng n i khơng b ơ nhi m d u và khi đó ho t tính t o CHHBM r t
th p.
13



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Các CHHBMSH t o ra trong su t q trình phát tri n c a vi sinh v t, s n
l ng và ho t tính v sau có th b gi m do mơi tr ng h t ngu n c ch t dinh
d ng, vi vinh v t s d ng chúng làm ngu n th c n hay các vi sinh v t ch t đi.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

3.2. Các lo i CHHBMSH
CHHBMSH là m t nhóm r t đa d ng, d a vào c u trúc hố h c có th chia
chúng thành các nhóm sau:
3.2.1. Glucolipid: là m t nhóm đ
có ho t tính m nh, chúng g m 3 lo i:

c nghiên c u, ng d ng nhi u nh t và

* Rhamnolipid: do m t ho c hai phân t rhamnoza liên k t v i m t ho c
hai phân t axit hydroxydecacnoic, g m có 4 lo i: 2 phân t đ ng liên k t v i
2 phân t axit, 2 phân t rhamnose liên k t v i 1 phân t axit, 1 phân t đ ng
liên ki t 2 phân t axit, và 1 phân t đ ng liên k t v i 1 phân t axit.
Vi sinh v t s n su t là Pseudomonas aeruginosa
Cơng th c c u t o:

O

HO

O

CH

CH2

C

O

O

CH2

CH

C

O

CH 3
HO

HO

(CH2)6

(CH2)6

CH 3

CH 3

O

O

HO

CH

CH2

C

O

CH

CH2

Rhamnolipid 2

O
C

OH

O

CH 3

HO

HO

OH

O

(CH2)6

(CH2)6

CH 3

CH 3

Rhamnolipid 1

O

CH 3
HO

HO

* Trehaloselipid: do m t phân t đ
C6’ v i các phân t axit mycolic.

ng đơi trehalose liên k t

v trí C6 và

Axit mycolic là m t axit béo m ch dài có phân nhánh. Các lồi vi sinh v t
khác nhau t o ra các ch t có m ch hydrocacbon có chi u dài và s liên k t đơi
c ng khác nhau [30].

14



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Các vi sinh v t nh nhi u thành viên c a chi Mycobacterium t o ra các este
trehalose trên b m t t bào [7]. Các lồi thu c các chi Mycobacteria, Nocardia,
Brevibacteria t o ra các trehaloselipid khác nhau v c u trúc và kích c . [9]

KIL

OBO
OKS
.CO
M

* Sophorolipid
Do 1 phân t đ

ng sophorose liên k t v i m t axit béo m ch dài.

Phân t đ ng do hai phân t glucose liên k t v i nhau, nhóm OH
C6 và C6’ b acetyl hố.

v trí

Chúng do nhi u ch ng n m men thu c chi Torulopsis s n xu t: T.
bombicola, T. petrophilum, T. apicola và lồi Candida bogoriensis.
Sophorolipid có kh n ng làm gi m s c c ng b m t nh ng nó khơng ph i là
ch t nh hố hi u qu [9,24].
3.2.2. Các axit béo: đ

c t o ra do các vi sinh v t oxy hố ankan, g m có

các axit béo m ch th ng và các axit béo ph c h p ch a nhóm OH và nhánh
ankyl. Cân b ng d u và n c (hydrophilic-lipophilic balance) ph thu c vào
chi u dài c a m ch cacbon. [36]
Chúng do m t s vi khu n và m t s n m men s n xu t.
3.2.3. Phospholipid

Do m t s vi khu n và n m men s n xu t, nó là thành ph n chính c a màng

vi sinh, khi vi sinh v t đ

c ni trên các c ch t là ankan thì hàm l

phospholipid t ng m nh. Ch ng Acinetobater sp., Thiobacillus

ng

thioxydans,

Athrobacter AK-19, Pseudomonas, Aeruginosa 44T1, Aspergillus spp. có kh
n ng s n xu t phospholipid.
3.2.4. Các lipid trung tính

3.2.5. Các lipopetid và các lipoprotein

Các ch t v a có đ c tính kháng sinh v a có ho t tính b

m t nh

gramicidin S do Bacillus brevis, polimicin do Brevibacterium polymixa
t ngh p.[28]
Các lipid ch a ornithine do Peudomonas rubescen, Thiobacillus
thioxydans, các lipid ch a lysin do Agrobacterium tumefaciens IFO t o ra.
Lồi Seratia marcescens s n xu t ra m t lo i aminolipid có ho t tính b
m t.

Ch ng Bacllus subtilis ATCC21332 đã xác đ nh có kh n ng t o ra m t
lo i lipopeptid có ho t tính cao.
15

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
3.2.6. Polymer
H u h t các CHHBMSH thu c nhóm polymer là h n h p c a polysacarit
v i protein, chúng là nh ng ch t có ho t tính b m t có kh i l ng r t l n và

KIL
OBO
OKS
.CO
M

c u trúc ph c t p. Các ch t t t nh t là emulsan, liposan, manoprotein và m t s
ph c h p c a polysacarit-protein khác.
Emulsan do Acinetobacter calcoaceticus RAG-1 t o ra, đ n phân c a nó
ch a m t trisacarit liên k t v i hai axit béo, nó có kh n ng nh hố cao các
hydrocacbon trong n c th m chí v i n ng đ r t th p [10].
Liposan t o ra t Candida lipolytica, là m t ch t nh hố ngo i bào, hồ
tan trong n c, trong c u trúc c a nó ch a 17% protein và 73% hydrocacbon,
các hydrocacbon trong liposan g m có glucose, galactose, galactosamin, axit
galactorunic [12].
Manoprotein do Sacharomyces cerevisiae t o ra ch a 44% manose và 17%
protein.

Candida tropicalis đã s n xu t ra m t lo i ph c h p manan-axit béo trên
mơi tr ng ch a ankan [25].
P. aeruginosa P-20 t o ra m t peptidoglycolipid ch a 52 axit amin, 11 axit
béo, 1 đ ng [16].

Cyanobacterium phormidium J-1 t o các ch t CHHBM là biofloculan và
emulcyan [16].
3.2.7. Các CHHBMSH đ c bi t

M t s lồi t o ra các túi ngo i bào có tác d ng c t hydrocacbon thành t ng
ph n nh , đóng vai trò quan tr ng trong vi c v n chuy n các hydrocacbon vào
trong t bào. Các túi do ch ng Acinetobacter HO1-N có đ ng kính 20-50 nm
ch a protein, phospholipid và lipopolysaccharid, ch a 5 ph n phopholipid,
kho ng 350 ph n polysaccharid [26].

H u h t các vi khu n phân hu hydrocacbon và gây đ c có ch a các
CHHBMSH là các thành trên b m t t bào, chúng bao g m các c u trúc nh là
M protein.
3.3. Khái qt q trình t o CHHBMSH c a vi sinh v t
có th bi t rõ đ c c ch rõ ràng q trình t o ch t ho t đ ng b m t
sinh h c ta ph i theo dõi đ

c s n ph m c a t ng giai đo n trao đ i ch t c a vi

16



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
sinh v t. Nh ng trong ph m vi c a b n khố lu n này ch xin đ c mơ t m t
cách s l c v q trình t o ra ch t ho t đ ng b m t sinh h c c a vi sinh v t.
Nhìn chung, m i m t lồi vi sinh v t có kh n ng t o ch t ho t đ ng b m t
sinh h c l i có m t c ch chuy n hố riêng. B i v y n u nói m t cách c th thì

KIL

OBO
OKS
.CO
M

ph m vi s là q r ng. Ta s xét c ch c a q trình t o ch t ho t đ ng b m t
sinh h c c a vi khu n hi u khí.

V i lo i vi khu n hi u khí, con đ
hydrocacbon thành r

ng chung là trình t

oxy hố các

u, sau đó đ n andehit, các axit béo, r i đ n axetyl-CoA

ho c axit pyruvic. T đây ti p t c con đ

ng chuy n hố trong chu i hơ h p c a

vi sinh v t (chu trình TCA), t o ra các axit s n ph m có nhóm ch c a n

c

(nhóm OH ho c C=O). Các s n ph m c a chu trình TCA sau đó k t h p v i các
thành ph n c a d u thơ t o lên s n ph m là các axit amin ho c các lipid chung
tính g m có m t đ u a n c (OH ho c C=O) và m t đ u a d u (-CH 2).
Chính các c u t này là các ch t ho t đ ng b m t sinh h c.
3.4. C c vi sinh v t cú kh n ng t o CHHBMSH

Trong t nhi n cú r t nhi u c c vi sinh v t cú kh n ng t o CHHBMSH.
S t o thành CHHBMSH và ch c n ng c a c c ch t này th

ng cú li n quan t i

s phõn hu c c hydrocacbon. V v y, c c ch t này ch y u là do c c vi sinh
v t cú kh n ng s d ng hydrocacbon sinh ra. Tuy nhi n, m t s vi sinh v t
kh c l i s d ng c c ngu n c ch t là c c h p ch t h u c tan trong n

c

(glucoz, glycerol, etanol…) c ng cú kh n ng sinh ra CHHBMSH. M t s vi
sinh v t d

ng nh t o ra ch t này nh m th ch nghi v i c c đi u ki n m i

tr ng s ng đ c bi t c a ch ng, ch ng h n nh : trong c c b ch a d u, trong
đ t, trong đ i d ng…
Ng

i ta đó phõn l p đ

c ch ng Pseudomonas aeruginosa trong n

b m p vào gi ng khoan d u th

c

Venuezuela [19]. Ch ng này cú kh n ng

th ch nghi v i c c đi u ki n kh c nghi t trong b ch a d u và h n n a, c c
CHHBMSH (rhamnolipit) do ch ng này sinh ra l i kh ng b c c đi u ki n đ c
bi t trong gi ng khoan (pH, nhi t đ , đ m n, Ca2+ và Mg2+) làm m t ho t t nh.
Ch ng Bacillus SP018 cú kh n ng t o CHHBMSH ngay trong đi u ki n k kh
500C và ch u đ

c n ng đ NaCl đ n 10%. Ch ng Bacillus AB-2 và Y12-B

đ c phõn l p t c t nhi m d u cú kh n ng sinh tr
ch a hydrocacbon nhi t đ 500C.

17

ng trong m i tr

ng cú



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
T c c m u t nhi m d u ú phừn l p c m t s ch ng vi sinh v t kh c
nh Rhodococcus, Bacillus pumilus [27], Arthrobacter sp. MIS 38 [33]. T c c
v ng

nhi m nhi n li u ú phừn l p

anthropii, hay t

c c c ch ng nh

c c v ng bi n b trn d u phừn l p

Ochrobacchum
c Pseudomonas

KIL
OBO
OKS
.CO
M

aeruginosa. C c ch ng ny kh ng nh ng cỳ kh n ng phừn hu d u m c n cỳ
kh n ng t o CHHBMSH cao.
Jeneman v c ng s ú phừn l p
trong m t gi ng khoan d u
ph t tri n trong m i tr

c ch ng Bacillus licheniformis JF-2

v ng Carter, Oklahoma. Ch ng ny cỳ kh n ng

ng k kh v lm gi m s c c ng b m t c a m i tr

c n 30mN/m. Ch ng ny c ng cỳ th sinh tr

ng trong m i tr

ng

ng cỳ n ng

NaCl l n t i 10%, nhi t nu i c y l 50 C v pH dao ng trong kho ng t
4,6 n 9,0. H n th n a, ch ng kh ng b c ch b i s cỳ m t c a d u th . V
0

v y, ch ng ny cỳ ti m n ng s d ng trong ph
d u nh vi sinh v t.
Ng

i ta

c t nh, trong c c gi ng d u

v t cỳ th sinh tr ng c
kho ng 10% v cỳ th sinh tr
kh [19].

ng ph p t ng c

ng thu h i

M , kho ng 50-70% c c vi sinh

pH t 4-8, nhi t d i 750C, n ng NaCl
ng c c trong i u ki n k kh ho c vi hi u

CHHBMSH do vi sinh v t sinh ra cỳ th l ch t ngo i bo hay ch nh b n
thừn t bo, trong m t s tr

ng h p c c ch t ny cỳ t nh kh ng sinh, do ỳ

ch ng cỳ th phừn hu mng t bo c a m t s vi sinh v t c nh tranh ngu n
cacbon v i ch ng. Cooper ph t hi n ch ng Clostridium pasteurianum sinh m t
lo i m chung t nh ngo i bo, ch t ny cỳ th lm gi m s c c ng b m t c a
m i tr
l p

ng t 72mN/m xu ng c n 55mN/m. Yakimov v c ng s [38] ú phừn
c ch ng Bacillus licheniformis BAS50, ch ng ny cỳ th sinh tr

ng k

kh tr n m i tr ng cỳ b sung ng glucoz v 0.1% NaCl v sinh
CHHBMSH cỳ t n l lichenysin. Kinsinger v c ng s [21] ú ph t hi n m t
ch ng Bacillus subtilis cỳ kh n ng sinh CHHBMSH ngo i bo cỳ b n ch t l
surfactin, ch t ny cỳ kh n ng kh ng vi n m.
C c loi vi sinh v t kh c nhau cỳ th t o ra c c lo i CHHBMSH cỳ b n
ch t ho h c v tr ng l ng phừn t kh c nhau. Ng i ta ú t ch chi t v m t
c b n ch t ho h c c a m t s CHHBMSH do m t s ch ng vi sinh v t t o
ra. Banat ú t ng k t c m t s vi sinh v t cỳ kh n ng sinh CHHBMSH v
b n ch t ho h c c a t ng ch t do t ng ch ng sinh ra trong b ng sau:
18



THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Tên vi sinh v t

Tên CHHBMSH đ

Heteropolysaccarit

Arthrobacter MIS38

Lipopeptit

Arthrobacter

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Arthrobacter RAG-1

c t o thành

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

Ch ng MM1

Glucoz, lipit, và axit hiđroxidecanoic

Nocardia erythropolis

M chung tính

Ochrobacchum anthropii

Protein

Penicillum spiculisporum

Axit spiculosporic

Pseudomonas aeruginosa

Rhamnolipit

Pseudomonas fluorescens

Lipopeptit

Phaffia rhodozyma

Cacbohiđrat-lipit

3.5. Các y u t

nh h

ng t i kh n ng s n xu t CHHBMSH

a. Ngu n cacbon
19



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Ch t HHBMSH c s n xu t b i nhi u cỏc sinh v t khỏc nhau v chỳng
c ng cú nh ng c u trỳc r t khỏc nhau, tuy nhiờn cú m t s cỏc hi n t ng chung
liờn quan t i vi c t ng h p chỳng:
Th nh t l vi c s n xu t CHHBMSH cú th do cỏc hydrocacbon ho c cỏc
c. Hi n t

ng ny

c nh c n b i nhi u tỏc gi

KIL
OBO
OKS
.CO
M

c ch t khụng tan trong n

v i nhi u CHBMSH [30,16].
Hi n t
m t s

ng d th y khỏc l s kỡm hóm t ng h p CHHBMSM b i gluco v

cỏc ch t trao i khỏc [16]. Trong tr

paraffineus I, CHHBMSH khụng

ng h p c a Athrobacter

c t o ra khi thay th hexan b ng gluco

[22]. M t ch ng thu c loi Pseudomonas aeruginosa ó s n xu t ra m t ch t
gi ng protein trờn ngu n hydrocacbon nh ng khụng t o ra trờn gluco, glycerol,
axit palmitic [22]. Loi Torulopsis petrophilum khụng t o ra b t c m t
glucolipid no khi nuụi trờn mụi tr ng ng pha ch a b t c ngu n cacbon ho
tan trong n

c no.

i v i ch ng P. aeruginosa khỏc khi nuụi trờn mụi tr

ch a glycerol n u thờm gluco, acetat, succinat, citrat thỡ s n l
gi m m nh.

ng

ng rhamnolipid

Nhi u loi vi sinh v t ó c bi t l s t ng h p nhi u lo i CHHBM khỏc
nhau khi nuụi trờn vi ngu n cacbon [32].
Cú nhi u vớ d v vi c s n xu t CHHBMSH trờn cỏc ngu n cacbon ho tan
trong n c nh
Pseudomonas sp. ó s n xu t CHHBMSH trờn cỏc ngu n
cacbon ho tan trong n c nh glycerol, gluco, manitol, ethanol [30].
Nhi u tỏc gi ó ch ng minh r ng s n l

ng CHHBMSH t o ra ớt khi nuụi

vi sinh v t trờn cỏc ngu n cacbon no ú trong mụi tr

ng, ch khi no ngu n

cacbon ny h t, khi a vo ngu n cacbon khụng ho tan trong n c s thỳc y
t o CHHBMSH [8]. Vi c t o glucolipid b i Torulospos bombiloca c kớch
thớch khi thờm d u n vo trong mụi tr

ng nuụi c y ch a 10% D gluco [16].

Davis cựng cỏc c ng s ó ch ng minh khi thờm ethyl este c a m t lo i axit bộo
vo mụi tr ng ch a gluco thỡ s n l
CBS6009 t ng. Khi s n xu t glucolipid
cựng cỏc c ng s ó thu
v d u h

ng d

cs nl

ng sopholipid ch ng C. bombicola
ch ng T. apicola TMET73747, Stuwer

ng lờn t i 90g/l trờn mụi tr

ng ch a gluco

ng [16].

b. Ngu n nit

Ngu n nit l m t y u t quan tr ng i u khi n sinh t ng h p CHHBMSH.
Ngu n nit NH4 thớch h p h n ngu n NO3 cho vi c t o CHHBMSH
20

ch ng

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Athrobacter paraffineus ATCC 19558, ngu n ure c ng làm t ng s n l ng
CHHBMSH. Ngu n NO 3 t o ra s n l ng l n CHHBMSH P. aeruginosa và
Rhodoccocus sp. [16].

KIL
OBO
OKS
.CO
M

S n l ng CHHBM t ng A. paraffineus khi thêm các axit amin nh : axit
glutaric, axit asparagin, hay glycin vào mơi tr ng.
C u trúc c a surfactin c ng b
Val-7 hay Leu-7 [16].

nh h

ng b i n ng đ L- aa t o ra surfactin

V i ch ng B. lichenniformis BAS50 s n l ng lichennysin A t ng g p hai
đ n b n l n khi thêm L-glutaric và L-asparagin vào mơi tr ng.
Robert cùng các c ng s đã ch ng minh r ng NO3 là ngu n nit t t nh t
cho vi c s n xu t CHHBMSH ch ng Pseudomonas 44TL và Rhodococus ST5 sinh tr ng trên d u ơliu và paraffin.
S nl

ng CHHBM c ng t ng b ng vi c gi i h n ngu n nit ;

P. aeruginosa, Norcardia, C. tropicalis đã t ng s n l

ng CHHBM cùng

v i ho t đ ng t ng h p glutamic khi chuy n sang giai đo n sinh tr
l i, lúc mà mơi tr ng h t ngu n nit .

ng ch m

Syldatle cùng các c ng s đã ch ng minh r ng vi c gi i h n ngu n nit
khơng ch làm t ng s n l ng CHHBMSH mà còn làm thay đ i thành ph n c a
CHHBMSH.
Guerra-Santos cùng các c ng s ch ra r ng vi c t o rhamnolipit là c c đ i
khi t l C: N là 16:1 đ n 18:1, khơng t o ra khi t l này là 11:1. [20]
c. Các y u t khác

M t s thay đ i trong mơi tr
CHHBMSH.
Ki u lo i, s n l

ng ni c y c ng làm t ng s n l

ng và ho t tính CHHBMSH c ng b

nh h

ng

ng khơng ch

b i các ngu n cacbon khác nhau mà còn b i n ng đ , ngu n nit , photpho, các
ion Mg, Fe trong mơi tr ng, đi u ki n ni c y, pH, nhi t đ , t c đ l c và t l

pha lỗng các ch t trong mơi tr ng [21].
h

Trong m t s tr ng h p, khi thêm các ion đa hố tr vào mơi tr
ng d ng tính t i s n l ng CHHBM.

ng nh

M t s các ch t nh etabutol, penicillin, cloramphenicol, EDTA c ng nh
h ng t i vi c t o thành CHHBM.
hồ tan c a các ngu n cacbon. [35]

ó là do các y u t này nh h
21

ng t i đ



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
M t s tr ng h p quỏ trỡnh t ng h p CHHBM l i b nh h ng b i nhi t
, pH thụng qua s tỏc ng c a cỏc y u t ny t i ho t ng sinh tr ng c a
t bo.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

pH úng vai trũ quan tr ng trong vi c t o rhamnolipit Pseudomonas sp.,
CHHBMSH t o ra c c i pH = 6 n 6,5 v gi m m nh khi pH =7 [19].
Kh n ng t o cellobioselipit Ustilago maydis [18] v t o sophorolipit
Torulospos bombicola b nh h ng m nh m b i y u t pH [13].
Trong

tr

ng

h p

ch ng

Athrobacter

paraffineus

ATCC19558,

Rhodotorula erythropolis, Pseudomonas sp. DSM2874 nhi t l i úng vai trũ
quan tr ng. Loi Bacillus ch u nhi t cao ch t o CHHBM khi nhi t trờn 40oC.
T c l c c ng nh h
erythropolis, s n l

ng t i s n l

ng CHHBM,

ch ng Norcardia

ng CHHBM gi m khi t ng t c l c do nú tỏc ng t i

ho t ng phõn chia t bo, cũn

n m men s n l

ng l i t ng khi t c l c v

m c k khớ t ng [29].

N ng mu i c ng nh h
nh h

ng nhi u t i quỏ trỡnh s n xu t CHHBM do

ng t i ho t ng c a t bo.

a s cỏc tr

ng h p khi n ng mu i

t ng thỡ kh n ng t o CHHBM gi m. Tuy nhiờn trong m t s tr

ng h p s n

l ng CHHHBM khụng b nh h ng khi n ng mu i lờn t i 10% m c dự
n ng mixen t i thi u gi m nh [6].
3.6. M t s
*

ng d ng c a CHHBMSH

u i m c a CHHBMSH so v i CHHBMHH

CHHBMSH t o ra t con

ng lờn men sinh h c, c u t o c a chỳng r t

khỏc so v i cỏc CHHBMHH, tuy nhiờn chỳng c ng g m hai u k n
n

c v a

c v ho t tớnh c a chỳng c ng khụng kộm CHHBMHH. Nh ng CHHBMSH

l i cú nh ng u i m m CHHBMHH khụng th sỏnh k p, quy t nh kh n ng
ng d ng c a nú trong r t nhi u ngnh cụng nghi p, v ang cú xu h
th d n cỏc CHHBMHH. ú l cỏc c i m:

ng thay

- D phõn hu sinh h c: CHHBMHH khi b sung vo trong m khú b
phõn hu trong i u ki n v a, gõy ụ nhi m mụi tr ng d u khớ do l n cỏc c u t
khụng mong mu n lm gi m ch t l
sinh v t nờn

ng d u. CHHBMSH t o ra t ngu n vi

tinh khi t cao, ho t tớnh c a chỳng l i khụng kộm cỏc

CHHBMHH. Vớ d i n hỡnh cho tr ng h p ny l nh h ng c a CHHBMSH
v CHHBMHH lờn s phõn hu cỏc h p ch t hydrocacbon th m m ch vũng
22



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
c nghiờn c u b i Marar v Rockne: khi thờm m t s CHHBMHH vo cú th
kỡm hóm s phõn hu cỏc h p ch t th m do cú nh h ng gõy c, kớch thớch vi
sinh v t phõn hu CHHBMHH hay cụ l p cỏc hydrocacbon trong m ch micxen
CHHBM, cũn CHHBMSH cho th y cú nh ng nh h

ng t t nh CHHBMHH

KIL
OBO
OKS
.CO
M

nh ng chỳng cú th b phõn hu , khụng c v nhi u CHHBMSH khụng t o c u
trỳc micxen do ú r t thu n l i cho vi c k t h p cỏc h p ch t th m v i vi khu n
[34].
- Cỏc ch t HHBMSH cú th s n xu t t cỏc ngu n v t li u r ti n, s n cú,
v is l

ng l n. Ngu n cacbon cú th l cỏc hydrocacbon, lipit, cỏc ngu n c

ch t ph th i c a cỏc ngnh cụng nghi p khỏc nh r

mang l i hi u qu kinh t cao m l i x lớ
ra v i mụi tr ng [31].

ng, d u c n... do ú nú

c ụ nhi m do cỏc ph th i ny gõy

- Vi c s n xu t CHHBMSH n gi n h n nhi u CHHBMHH. Chỳng

c

t o ra b ng con ng lờn men nh vi sinh v t cho nờn thi t b n gi n, t n
kộm m l i khụng s d ng cỏc hoỏ ch t c h i nh s n xu t CHHBMHH.
Do khụng c, d dng b phõn hu , giỏ thnh s n xu t r nờn chỳng

c

ng d ng trong x lớ mụi tr ng m CHHBMHH khụng th x lớ tri t : x lớ
d u trn, t ng c ng kh n ng phõn hu cỏc h p ch t c h i cho mụi tr ng,
chuy n chỳng thnh cỏc y u t tớch c c cho mụi tr
t mựn khoan ph th i, cỏc h p ch t th m.

ng nh s n xu t phõn bún

V i nh ng c tớnh khụng c h i, d b phõn hu , d tiờu hoỏ m
CHHBMSH
ph m, d

c s d ng trong cỏc ngnh cụng nghi p c bi t khỏc nh m

c ph m, th c ph m m CHHBMHH khú cú th bỡ k p.

*M ts

ng d ng c a CHHBMSH

CHHBMSH l m t nhúm a c u trỳc, chỳng cú nh ng c tớnh h n h n cỏc
CHHBMHH nh ó núi trờn cho nờn chỳng c ng d ng trong r t nhi u
ngnh cụng nghi p khỏc nhau. Cụng nghi p d u m l m t ngnh ng d ng
r ng rói cỏc ch t ho t hoỏ b m t trong khai thỏc c ng nh l x lớ mụi tr

ng,

CHHBMSH ó t ra cú u th v ti m n ng trong ngnh cụng nghi p ny. Sau
õy chỳng tụi xin trỡnh by m t s cỏc ng d ng quan tr ng c a nú.
a. Nõng cao hi u su t khai thỏc d u (MEOR)

õy l m t ng d ng quan tr ng nh t c a nú trong ngnh cụng nghi p d u
m .
23



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
C ch c a ph

ng phỏp MEOR bao g m:

1. T o axit ho tan ph n ỏ bao b c d u, t ng r ng v tớnh th m c a v a,
t o khớ, do ú lm gi m nh t c a d u v t ng ỏp su t v a.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

2. T o cỏc axit h u c hay cỏc ch t HHBM, biopolyme lm gi m s c c ng
b m t gi a d u v n c d n n lm t ng linh ng c a d u.
CHHBMSH cú th

c s n xu t t ngoi (ex situ) r i b sung vo trong

m hay t o ra ngay trong m (in situ). Trong c hai tr
lm t ng l

ng h p, CHHBMSH u

ng d u khai thỏc t m lờn t i 60 n 70% m b ng ph

ng phỏp

b m ộp thụng th ng ch khai thỏc c kho ng 30% ngu n d u trong m . S
cú m t c a CHHBM lm gi m s c c ng b m t gi a vựng d u n c do ú kớch
thớch dũng d u ch y.

s n xu t CHHBM t

ngoi, CHHBM

c ti n hnh lờn men, thu

CHHBM hay n gi n l cụ c d ch nuụi c y v sau ú l b m xu ng gi ng.
Quỏ trỡnh s n xu t ex situ ph i c ti n hnh v i s l ng l n, d i i u ki n
t i u, cung c p y khụng khớ cho quỏ trỡnh lờn men. Quỏ trỡnh ny cú th
s d ng cỏc c ch t r ti n nh cỏc ph th i c a cỏc ngnh cụng nghi p nờn v a
h giỏ thnh s n ph m v a gi m ụ nhi m cho mụi tr ng [31].
M t ỏp d ng h p lớ v h p d n h n l s n xu t CHHBMSH ngay trong m
(in situ) b ng cỏch cung c p ch t dinh d ng cho qu n th vi sinh v t n i t i
trong m hay nuụi gi ng t bờn ngoi tr n cựng v i mụi tr ng dinh d ng r i
b m vo trong gi ng. Tuy nhiờn khi s n xu t theo cỏch th c ny th
nh ng khú kh n nh t nh nh h
kỡm hóm sinh tr

ng t i s sinh tr

ng g p

ng c a vi sinh v t th m chớ

ng v sinh t ng h p CHHBM nh : nhi t m quỏ cao, ỏp

su t l n, pH, m n v kim lo i n ng, khú kh n l n nh t l thi u oxy v vi c
luõn chuy n ch t dinh d ng trong m . Do ú, ph ng phỏp MEOR ny
thnh cụng thỡ ph i l a ch n
i u ki n khú kh n trong m .
Ph

ng phỏp MEOR ó

c cỏc ch ng cú kh n ng ch u ng

c nhi u n

c ỏp d ng thnh cụng.

Clark cựng cỏc c ng s ó xỏc nh cú kho ng 27% m d u
cho vi sinh v t phỏt tri n v

ng d ng ph

M thớch h p

ng phỏp MEOR. Ph

MEOR c ng ó c thụng bỏo thnh cụng trong nhi u nghiờn c u
ho Sộc, Rumani, M , Hungary, Balan, H Lan, Nam T .

24

c cỏc

ng phỏp
Nga, C ng



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
N c ta hi n ó ng d ng ph ng phỏp ny, n m 1998 L i Thuý Hi n
cựng cỏc c ng s ó th nghi m ph ng phỏp MEOR trờn hi n tr ng khu v c

m d u B ch H - V ng Tu v thu

c k t qu t t, s l

ng vi khu n kh

sunphat gi m i, n ng su t khai thỏc d u t ng lờn cú gi ng t ng t i 200%.

tr

KIL
OBO
OKS
.CO
M

b. Phõn hu cỏc hydrocacbon

M t ng d ng quan tr ng khỏc c a CHHBMSH ú l trong x
ng ụ nhi m hydrocacbon.

lớ mụi

- Phõn hu cỏc hydrocacbon trong t:

Cỏc nghiờn c u v quỏ trỡnh phõn hu hydrocacbon trong t ó

c

thụng bỏo r ng dói. Kh n ng phõn hu ph thu c vo s cú m t c a cỏc vi sinh

v t phõn hu , thnh ph n hydrocacbon, O2, nhi t , pH, n c, cỏc ch t dinh
d

ng v tr ng thỏi v t lớ c a cỏc hydrocacbon. Khi thờm CHHBM sinh h c hay

t ng h p vo trong mụi tr

ng s lm t ng tớnh l u bi n v ho tan c a cỏc

hydrocacbon, i u ny r t c n cho quỏ trỡnh phõn hu .

Cỏc th nghi m khi b sung CHHBMSH phõn hu cỏc hydrocacbon ó
em l i nhi u thnh cụng:
Lindley v Heydeman nuụi n m Cladosporium resinae trờn h n h p ankan,
ch ng ny cú kh n ng s n xu t ra m t lo i CHHBM g m cỏc axit bộo,
phospholipid, nh ng ch y u l axit dodecacnoic v phosphatidylcloline. Khi b
sung phosphatidylcloline vo mụi tr ng nuụi c y ch a h n h p cỏc ankan ny
ó lm t ng t c phõn hu ankan lờn 30%.
Foght cựng cỏc c ng s ó ch ng minh ch t emulsan kớch thớch quỏ trỡnh
phõn hu c a d ch ch a n ch ng vi khu n nh ng l i kỡm hóm khi mụi tr
ch a h n h p cỏc ch ng vi khu n.

ng

Oberbremer v Muller-Harting s d ng qu n th vi sinh t ỏnh giỏ
kh n ng phõn hu d u thụ, trong ú naphthalen b phõn hu u tiờn, cỏc thnh
ph n khỏc ch b phõn hu khi cỏc CHHBM
m t gi a d u v n c.

c t o ra lm gi m s c c ng b

Khi thờm CHHBM nh m t s sophorolipit vo mụi tr
cỏc hydrocacbon thỡ s
hydrocacbon.

lm t ng phõn hu

c

s

ng ch a h n h p

lo i l n s

l

ng cỏc

M t vi ch ng vi khu n k khớ c ng s n xu t CHHBMSH nh ng kh n ng
lm gi m s c c ng b m t khụng b ng cỏc vi khu n hi u khớ.
25