TUYỂN CHỌN BỘ GIỐNG NẤM MEN CÓ KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYME AMYLASE, CELLULASE VÀ KHÁNG KHUẨN TỪ CÁC MẪU NƯỚC THẢI THU THẬP ĐƯỢC TRONG KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

 
 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TUYỂN CHỌN BỘ GIỐNG NẤM MEN CÓ KHẢ NĂNG
SINH TỔNG HỢP ENZYME AMYLASE, CELLULASE
VÀ KHÁNG KHUẨN TỪ CÁC MẪU NƯỚC THẢI
THU THẬP ĐƯỢC TRONG KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện

: DƯƠNG MINH THÙY UYÊN

Niên khóa

: 2008 – 2012

Tháng 07/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TUYỂN CHỌN BỘ GIỐNG NẤM MEN CÓ KHẢ NĂNG
SINH TỔNG HỢP ENZYME AMYLASE, CELLULASE
VÀ KHÁNG KHUẨN TỪ CÁC MẪU NƯỚC THẢI
THU THẬP ĐƯỢC TRONG KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

KS. TRẦN THỊ QUỲNH DIỆP

DƯƠNG MINH THÙY

UYÊN
PGS.TS. LÊ ĐÌNH ĐÔN

Tháng 07/2012


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Đình Đôn và KS.Trần Thị
Quỳnh Diệp đã trực tiếp hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, kinh
nghiệm để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành
Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, các Thầy Cô trong
và ngoài trường đã truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo điều kiện thuận lợi cho

em trong thời gian học tập tại trường.
Cảm ơn Ban giám đốc, cùng các Thầy Cô, Anh Chị thuộc Viện Nghiên Cứu
Công Nghệ Sinh Học Và Môi Trường đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian
thực hiện khóa luận.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cha Mẹ đã nuôi nấng, dạy bảo con trưởng
thành như ngày hôm nay, cùng những người thân trong gia đình đã tạo mọi điều kiện
và động viên con trong suốt quá trình học tập tại trường, luôn là điểm tựa để con vực
dậy sau mỗi lần vấp ngã, luôn là động lực để con sống, học tập và phấn đấu.
Cuối cùng, không quên gửi lời cảm ơn đến các bạn bè lớp DH08SH đã giúp đỡ
và chia sẽ những khó khăn với tôi trong suốt những năm học cũng như thời gian thực
hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2012
Sinh viên
Dương Minh Thùy Uyên

i


TÓM TẮT
Nhu cầu sử dụng nước sạch đang là nhu cầu cấp thiết trên thế giới.Tuy nhiên,
nguồn nước đang bị ô nhiễm nặng.Vấn đề này càng nghiêm trọng hơn ở các nước đang
phát triển như ở Việt Nam.Xu thế ngày nay là sử dụng biện pháp sinh học để xử lý
nước thải.Nấm men là một có rất nhiều lợi ích, được sử dụng rộng rãi có nhiều ứng
dụng, trong công nghiệp sản xuất, y học, nghiên cứu.
Đề tài “Tuyển chọn bộ giống nấm men có khả năng sinh tổng hợp enzyme
amylase, cellulase và kháng khuẩn từ các mẫu nước thải thu thập được trong khu vực
thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện tại viên nghiên cứu công nghệ sinh học và
môi trường trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Trong nghiên cứu này, tiến hành phân lập các chủng nấm men có trong một số
mẫu nước thải thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh, quan sát hình thái tế bào, từ đó

khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase và cellulase, khảo sát khả năng
kháng hai chủng vi khuẩn E. coli và Salmonella của các chủng nấm men này trong các
điều kiện nhiệt độ, pH, ánh sáng đồng nhất.
Kết quả phân lậpđược 27 chủng nấm men có hình dạng khuẩn lạc đặc trưng của
nấm men. Xác định đượcchủng nấm men có khả năng sinh enzyme cellulase là chủng
5.3 phận lập từ mẫu nước thải ởQuận 1 và sinh amylase mạnh nhất là chủng 10.4 phân
lập từ mẫu nước thải ở trại nuôi Heo trường Đại học Nông Lâm TP.HCM. Xác định
được khả năng kháng với 2 chủng vi khuẩn E. coli và Salmonella của các chủng nấm
men đã phân lập. Chủng kháng mạnh nhất với vi khuẩn E. coli là chủng 6.3 phân lập
từ mẫu nước thải ở Quận 3 với đường kính vòng kháng là 20,667 mm. Chủng kháng
mạnh nhất với Salmonella là chủng 6.3 với đường kính vòng kháng là 35,5 mm.

ii


SUMMARY
Clean water are urgent need in the world. However, water is heavily polluted.
This problem is more serious in developing countries like Vietnam. Nowadays
biological agents are widely used in wastewater treatment. Among those, Yeast have a
lot of benefits, is widely used in many applications in industry, medicine and research.
The thesis entitled “Selected yeast strains capable of synthesizing enzyme
amylase, cellulase and antimicrobial from waste water samples collected in the areas
of Ho Chi Minh city” was performed at Research institute for biotechnology and
environment, Nong Lam University.
In this study, yeast strains in wastewater collected from areas of Ho Chi Minh
city were isolated.To observe cell morphology, which at the possibility of amylaseand
cellulasesynthesizing;to surveyE. coli and Salmonellaresistant of the yeast strains in
the conditions of temperature, pH, light uniformity.
Twenty seven 27 yeast strains were isolated, which form colonies with yeast
characteristics. Among those, yeast strain 5.3 had the highest ability to synthesize

cellulase enzymes while yeaststrain 10.4 was capable of synthesize amylase enzyme
the most effectively. Besides, determination of resistance with two strains E. coli and
Salmonella of isolated yeast strains was also performed. The strongest resistant strains
with E. coli is strains 6.3 with diameters resistance is 20.667 mm. The strongest
resistant strains with Salmonellais strains 6.3 with diameters resistance is 35.5 mm.

iii


MỤC LỤC
 

Trang
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. i
TÓM TẮT....................................................................................................................... ii
SUMMARY................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC CHỨ VIẾT TẮT ......................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH............................................................................................ ix
Chương 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề..................................................................................................................1
1.2 Yêu cầu đề tài ............................................................................................................2
1.3 Nội dung thực hiện ....................................................................................................2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................................3
2.1 Nước thải ...................................................................................................................3
2.1.1 Khái niệm và phân loại nước thải...........................................................................3
2.1.1.1. Nước thải sinh hoạt.............................................................................................3
2.1.1.2. Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất)................................................4
2.1.1.3. Nước thải tự nhiên ..............................................................................................5

2.1.1.4. Nước thải đô thị ..................................................................................................5
2.1.2 Thành phần lý hóa học của nước thải.....................................................................5
2.1.2.1 Tính chất vật lý ....................................................................................................5
2.1.2.2 Tính chất hóa học ................................................................................................5
2.1.3 Các thông số đánh giá ô nhiễm của nước...............................................................6
2.2 Nấm men....................................................................................................................9
2.2.1 Đặc điểm chung nấm men ......................................................................................9
2.2.2 Dinh dưỡng của nấm men.....................................................................................10
2.2.2.1 Nguồn dinh dưỡng cacbon.................................................................................11
iv


2.2.2.2 Nguồn dinh dưỡng ni-tơ ....................................................................................11
2.2.2.3 Nguồn dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ............................................................11
2.2.2.4 Nguồn dinh dưỡng các chất sinh trưởng ...........................................................12
2.2.3 Các hình thức sinh sản của nấm men ...................................................................12
2.2.3.1 Sinh sản vô tính .................................................................................................12
2.2.3.2 Sinh sản hữu tính ...............................................................................................13
2.2.4 Sinh trưởng của nấm men.....................................................................................14
2.3 Hệ enzyme amylase và cellulase .............................................................................16
2.3.1 Hệ enzyme amylase ..............................................................................................16
2.3.2 Hệ enzyme cellulase .............................................................................................17
2.4. Sơ lược về Escherichia coli, Samonella.................................................................18
2.4.1 Vi khuẩn Escherichia coli ....................................................................................18
2.4.2 Vi khuẩn Salmonella ............................................................................................19
2.5 Tình hình nghiên cứu nấm men trong và ngoài nước..............................................19
2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước .........................................................................19
2.5.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài......................................................................20
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................................................22
3.1 Thời gian và địa điểm ..............................................................................................22

3.2. Vật liệu, dụng cụ, thiết bị và hóa chất ....................................................................22
3.2.1. Mẫu phân lập .......................................................................................................22
3.2.2 Dụng cụ và thiết bị ...............................................................................................22
3.2.3 Hóa chất................................................................................................................22
3.3 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................23
3.3.1 Phân lập và chọn lọc vi khuẩn..............................................................................23
3.3.1.1 Thu nhận và bảo quản........................................................................................23
3.3.1.2 Phân lập vi khuẩn ..............................................................................................23
3.3.1.3. Chọn lọc và làm thuần......................................................................................24
3.3.1.4Bảo quản giống vi khuẩn....................................................................................24
3.3.2 Quan sát tế bào nấm men......................................................................................24
3.3.3 Thử nghiệm khả năng lên men đường..................................................................24
3.3.4 Phương pháp khảo sát khả năng sinh enzyme cellulase phân giải CMC .............24
3.3.5 Phương pháp khảo sát khả năng sinh enzyme amylase phân giải tinh bột ..........25
v


3.3.6 Xác định hoạt tính kháng khuẩn của nấm men ....................................................25
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................................27
4.1. Kết quả phân lập và làm thuần ...............................................................................27
4.2 Kết quả quan sát hình thái tế bào các chủng nấm men đã phân lập ........................29
4.3 Kết quả phản ứng lên men đường của các chủng nấm men ....................................31
4.4 Kết quả khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase và cellulose ................33
4.4.1 Kết quả khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase ................................33
4.4.2 Kết quả khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase .................................34
4.5 Kết quả khảo sát khả năng kháng với hai chủng vi khuẩn E. coli và Salmonella...36
4.5.1 Kết quả khảo sát khả năng kháng vi khuẩn E. coli...............................................36
4.5.2 Kết quả khảo sát khả năng kháng vi khuẩn Salmonella .......................................37
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..........................................................................39
5.1 Kết luận....................................................................................................................39

5.2 Đề nghị ....................................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................40
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
COD

chemical oxygen demand

BOD

biochemical oxygen demand

N

ni-tơ

P

photpho

TS

total solid

SS

suspended solids

DS

dissolved solid

DO

dessoved oxygen

PRC

phenol red cacbohydrate

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
 

Bảng 2. 1 Nhu cầu cấp nước và lượng nước thải một số ngành công nghiệp.................4
Bảng 3. 1 Kí hiệu mẫu, loại mẫu và nơi lấy mẫu..........................................................22
Bảng 4. 1 Mật số nấm men trong các mẫu nước thải đã phân lập ................................27
Bảng 4. 2 Đặc điểm phát triển khuẩn lạc của các chủng nấm men đã phân lập được ..28
Bảng 4. 3 Đặc điểm hình thái tế bào các chủng nấm men đã phân lập.........................30
Bảng 4. 4 Kết quả lên men đường của các chủng nấm men sau 48 giờ nuôi cấy.........32
Bảng 4. 5 Kết quả đường kính vòng phân giải của enzyme amylase phân giải cơ chất
tinh bột trên môi trường sau 4 ngày nuôi cấy................................................................35

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2. 1 Nước thải chưa qua xử lý ở khu công nghiệp Long Thành ............................3
Hình 2. 2 Hình thái các loại nấm men ............................................................................9
Hình 2. 3 Hình nấm men tạo bào tử..............................................................................10
Hình 2. 4 Một số nấm men gây bệnh ở người. .............................................................10
Hình 2. 5 Hình thức sinh sản của nấm men ..................................................................14
Hình 2. 6 Cấu trúc phân tử β-amylase. .........................................................................17
Hình 2. 7 Quá trình phân giải cellulose của enzyme cellulase .....................................17
Hình 2. 8 Chủng vi khuẩn E. coli O104:H4..................................................................18
Hình 2. 9 Chủng Salmonella typhimurium ..................................................................19
Hình 4. 1 Hình khuẩn lạc của các chủng nấm men đã phân lập. ..................................29
Hình 4. 2Hình thái tế bào các chủng nấm men đã phân lập ............................................31
Hình 4. 3 Kết quả lên men đường glucose của các chủng nấm men............................33
Hình 4. 4 Kết quả đường kính vòng phân giải của enzyme cellulase của các chủng
nấm men ........................................................................................................................33
Hình 4. 5 Đường kính vòng phân giải enzyme cellulase của các chủng nấm men ......34
Hình 4. 6 Vòng phân giải của enzyme amylase của các chủng nấm men ....................35
Hình 4. 7Đường kính vòng kháng vi khuẩn E. coli của các chủng nấm men ..............36
Hình 4. 8 Khả năng kháng với vi khuẩn E.coli của các chủng nấm men .....................36
Hình 4. 9 Đường kính vòng kháng với vi khuẩn Salmonella của các chủng nấm men
đã phân lập.....................................................................................................................37
Hình 4. 10 Khả năng kháng với vi khuẩn Salmonella của chủng nấm men 6.3...........38

ix


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề

Vấn đề ô nhiễm môi trường nước trên thế giới là một vấn đề được tranh luận rất
gắt gao. Vấn đề này càng nghiêm trọng hơn ở các nước đang phát triển như nước ta
hiện nay.Nhất là trong những năm gần đây, nước ta đang trên con đường công nghiệp
hóa, đô thị hóa và sự tăng dân số nhanh đã làm tăng nguy cơ ô nhiễm nước.Hầu hết
nước thải sinh hoạt đều thải trực tiếp vào các hệ thống thoát nước công cộng không
qua xử lý.Tình này ngày càng trầm trọng hơn ở các đô thị, khu công nghiệp và làng
nghề, mà việc thu gom rác và xử lý nước thải chưa được chú ý nhiều. Việc thải một
lượng lớn chất thải hữu cơ ra môi trường sẽ tạo nguồn ô nhiễm và dịch bệnh, gây hậu
quả nghiêm trọng ảnh hưởng lớn đến chất lương cuộc sống của con người.Với một
nước nông nghiệp như nước ta, việc sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật cũng làm ô
nhiễm nguồn nước. Do đó, nước sạch đang là vấn đề cấp thiết cho người dân.
Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thường phụ thuộc vào quy mô dân số.Có
rất nhiều biện pháp xử lý nước thải.Tuy nhiên, việc xử lý nước thải không đúng cách
sẽ làm ô nhiễm đến nguồn nước tự nhiên, chưa kể gây ra ô nhiễm đất và không khí với
tác hại khó lường.
Hiện nay, nhiều hệ thống và thiết bị hiện đại được áp dụng trong xử lý nước
thải nhưng chi phí cao.Người dân không thể thực hiện riêng lẻ được, chỉ có thể xử lý
tập trung.Tuy nhiên việc xử lý tập trung là nguy cơ ô nhiễm môi trường. Để tránh vấn
đề này, có thể xử lý nước thải từ nguồn ban đầu bằng các chế phẩm sinh học chứa
nhiều thành phần vi sinh vật khác nhau có khả năng tổng hợp và phân giải các hợp
chất hữu cơ.
Trên cơ sở đó, đề tài “Tuyển chọn bộ giống nấm men có khả năng sinh tổng
hợp enzyme amylase, cellulase và kháng khuẩn từ các mẫu nước thải thu thập được
trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện nhằm mục đích phân lập một
số chủng nấm men, khảo sát khả năng kháng khuẩn và sinh hệ enzyme thủy phân.
Từđó chọn lọc một số dòng có khả năng sinh hệ enzyme mạnh để bước đầu nghiên
cứu ứng dụng bổ sung tạo chế phẩm trong xử lý nước thải.

1

1.2 Yêu cầu đề tài
Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase,
cellulase và kháng khuẩn từ các mẫu nước thải để bước đầu ứng dụng bổ sung vào chế
phẩm để xử lý nước thải.
1.3 Nội dung thực hiện
Phân lập và làm thuần một số chủng nấm men có trong nước thải.
Thực hiện nhuộm và quan sát hình dạng tế bào nấm men.
Tiến hành thử nghiệm sinh hóa các chủng nấm men đã được phân lập.
Khảo sát khả năng sinh tổng hợp enzyme amylase và cellulase của các chủng
nấm men đã phân lập.
Tiến hành thử kháng khuẩn E. coli và Salmonella.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
 

2.1 Nước thải
2.1.1 Khái niệm và phân loại nước thải
Nước thải là nước thải ra từ các nhà ở, bệnh viện, phòng thí nghiệm, nhà máy,
các cơ sở sản xuất thủ công của làng nghề chảy qua các hệ thống cống nhưng không
qua xử lý đổ thẳng vào sông hồ đã làm thay đổi chất lượng nước bề mặt, gây ô nhiễm
môi trường nước (Trịnh Lê Hùng, 2009).
Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải sinh
hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị.

Hình 2.1Nước thải chưa qua xử lý ở khu công nghiệp Long Thành
(www.baomoi.com).

2.1.1.1. Nước thải sinh hoạt
Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường
học hay các cơ sở khác. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các
chất hữu cơ không bền sinh học (như carbohydrate, protein, mỡ), các chất dinh dưỡng
(photphat, ni-tơ), vi trùng, chất rắn và mùi.

3


Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh
hoạt.Nước thải sinh hoạt chứa các lượng tạp chất khác nhau. Các thành phần này bao
gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn
chứa các loài sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Phần lớn các vi sinh vật có
trong nước thải là các virus, vi khuẩn gây bệnh lị, vi khuẩn gây bệnh thương hàn và
virus. Đồng thời, trong nước thải cũng có chứa các vi sinh vật không gây hại có tác
dụng phân hủy chất thải.
Nước thải sinh hoạt chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Một tính chất đặc
trưng của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân
hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20 - 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh
học cùng với bùn (Nguyễn Đức Lượng, 2003).
2.1.1.2. Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất)
Nước thải từ các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp, giao thông
vận tải. Nước thải loại này không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào các công trình
công nghệ của từng loại sản phẩm (Lương Đức Phẩm, 2002).
Bảng 2.1Nhu cầu cấp nước và lượng nước thải một số ngành công nghiệp
Đơn vị tính

Nhu cầu cấp nước

Lượng nước thải

Lít nước/ lít bia

10 - 20

6 - 12

Công nghiệp đường

m3 nước/tấn đường

30 - 60

10 - 60

Công nghiệp giấy

m3 nước/ tấn giấy

300 - 550

250 - 450

Dệt nhuộm

m3 nước/ tấn vải

400 - 600

380 - 580

Đúc gang

m3 nước/ tấn gang

2-5

1-4

Luyện đồng

m3 nước/ tấn đồng

300 - 400

300 - 400

m3 nước/ m3 khí

4-6

3,5 - 5,5

Ngành công nghiệp
Sản xuất bia

Làm sạch khí lò
cao

Các ngành công nghiệp như lọc hóa dầu, sản xuất giấy, luyện kim là những

ngành công nghiệp có nhu cầu sử dụng và thải nước lớn nhất. Trình độ công nghệ sản
xuất ảnh hưởng rất lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước tạo thành và thành phần
tính chất nước thải. Nước thải sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp được chia thành
hai nhóm: nhóm nước thải sản xuất không bẩn và nhóm nước bẩn. Nước thải sản xuất
không bẩn được tạo ra khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt cho các trạm làm lạnh, ngưng
4


tụ hơi nước.Nước thải sản xuất bẩn có thể chứa nhiều loại tạp chất với nồng độ khác
nhau.Thành phần, tính chất nước thải sản xuất rất đa dạng và phức tạp.Lượng chất bẩn
trong nước thải công nghiệp được tính tương đương với nước thải sinh hoạt (Trần Đức
Hạ, 2006).
2.1.1.3. Nước thải tự nhiên
Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên. Ở các thành phố lớn hiện đại, nước
mưa được thu gôm bằng các hệ thống riêng (Lương Đức Phẩm, 2002).
2.1.1.4. Nước thải đô thị
Là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố.
Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất
đặc trưng của thành phố (Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006).
2.1.2 Thành phần lý hóa học của nước thải.
2.1.2.1 Tính chất vật lý
Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu màu sắc, mùi,
nhiệt độ, và lưu lượng nước.
Màunước thải mới có màu hơi sáng, tuy nhiên thường có màu xám có vẫn đục.
Màu sắc nước thải sẽ thay đổi nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen, tối.
Nước thải có mùi là do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất
hữu cơ hay một số chất được đưa thêm vào.
Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có
sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc dùng sản xuất.
Thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước thải,

có đơn vị m3/người.ngày. Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày.
2.1.2.2 Tính chất hóa học
Các thông số thể hiện tính chất hóa học thường là số lượng các chất hữu cơ, vô
cơ và khí. Như vậy người ta xác định các thông số: độ kiềm, BOD, COD, các khí hòa
tan, các hợp chất N, P, các chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù và không tan) và nước.
Độ kiềm là môi trường đệm giữ pH trung tính của nước thải trong suốt quá trình
xử lý sinh hóa.
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa
trong nước thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt độ 200C.BOD5 trong nước
thải sinh hoạt thường nằm trong khoảng 100 - 300 mg/l.
5


Nhu cầu oxy hóa học (COD) dùng để xác định lượng chất bị oxy hóa trong
nước thải.COD thường trong khoảng 200 - 500 mg/l. Tuy nhiên, có một số loại nước
thải công nghiệp BOD có thể tăng rất nhiều lần.
Các chất khí hòa tan là những chất khí có thể hòa tan trong nước thải. Nước thải
công nghiệp thường có hàm lượng oxy hòa tan tương đối thấp.
Số lượng và các loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi đối với mỗi loại nước thải
khác nhau.
Xác định pH là cách nhanh nhất để xác định tính axit của nước thải.Nồng độ pH
khoảng 1 - 14. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH thường trong khoảng 6 - 9,5 (hay tối
ưu là 6,5 - 8).
Phospho là nhân tố cần thiết trong nước thải có thể xem là chất rắn.
Nước luôn là thành phần cấu tạo chính trong nước thải.
Ngoài ra, trong nước thải còn chứa các thành phần sinh học như thực vật, động
vật, sinh vật nguyên sinh và virus.
2.1.3 Các thông số đánh giá ô nhiễm của nước
Đánh giá chất lượng nước thải cần dựa trên một số thông số cơ bản, so sánh với
các chỉ tiêu cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử

dụng cho các mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản là độ pH, màu sắc, độ đục,
hàm lượng chất rắn, các chất lơ lửng, các kim loại nặng, oxy hòa tan, đặc biệt là BOD,
COD. Ngoài các chỉ tiêu hóa học cần quan tâm tới các chỉ tiêu sinh học đặc biệt là chỉ
tiêu vi khuẩn E. coli.
Độ pH của nước thải
Là một trong các chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này
cho ta biết cần thiết phải trung hòa hay không và tính lượng hóa chất cần thiết trong
quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn.
Giá trị pH của các loại nước có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình sinh học
xảy ra trong nước, ảnh hưởng đến các quá trình vật lý và hóa học xảy ra trong môi
trường nước. Vì vậy, việc đo pH rất cần thiết để điều khiển quá trình sinh lý học, hóa
học và sinh học. Thông số pH được xác định bằng những máy đo pH.
Hàm lượng các chất rắn
Tổng chất rắn là thành phần quan trọng của nước thải.Nó bao gồm các chất lơ
lửng, nổi, keo và tan. Chất rắn có trong nước thải được chia thành 2 loại: Chất rắn có
6


kích thước nhỏ có thể lọc (đường kính < 1mm). Chất rắn có kích thước lớn (đường
kính > 1 mm).
Chất rắn có trong nước được đánh giá qua các thông số gồm tổng số chất rắn,
chất rắn lơ lửng, chất rắn hòa tan, chất bay hơi,
Tổng số chất rắn (TS) được xác định bằng phương pháp đo trọng lượng khô còn
lại đem sấy khô 1 lít ở 1030C đến trọng lượng không đổi. Đơn vị mg/l hay g/l.
Chất rắn lơ lửng (SS) được xác định bằng phương pháp đo trọng lượng khô của
chất rắn còn lại sau khi lọc 1 lít nước bằng giấy lọc thuỷ tinh qua phễu lọc Gooch và
đem sấy khô ở 1030C - 1050C đến trọng lượng không đổi. Đơn vị mg/l hay g/l.
Chất rắn hòa tan (DS) là hiệu số của chất rắn và chất lơ lửng. Đơn vị là mg/l
hay g/l.
Chất bay hơi được xác định bằng phương pháp đo trọng lượng mất đi khi nung

lượng chất lơ lửng ở 5500C trong một khảng thời gian xác định.
Màu sắc nước thải
Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ
nâu.Màu sắc không những làm giảm giá trị cảm quan còn cho biết mức độ ô nhiễm của
nước thải.
Độ đục của nước thải
Độ đục do sự phân hủy các chất hữu cơ, do sự không hòa tan các vật lơ lững và
do sự tự phân và các vi sinh vật phát triển trong nước. Độ đục có thể giảm khả năng
truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng
trong nước. Vi sinh vật có thể bị hấp thu bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi
khử khuẩn. Độ đục càng cao độ nhiễm khuẩn càng lớn. Độ đục có thể được đo trên
máy so màu quang điện với kính lọc màu đỏ có bước sóng 580 ÷ 620 nm.
Oxy hòa tan trong nước thải
Là một chỉ tiêu quan trọng của nước, vì vi sinh vật trên cạn và cả dưới nước
sống được là nhờ vào oxy. Độ hòa tan của nó phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, và các
đặc tính của nước. Trong điều kiện tự nhiên, oxy hòa tan trong nước khoảng 8 - 10
mg/l. Các chất gây ô nhiễm làm giảm khả năng hòa tan oxy trong nước. Phân tích các
chỉ số oxy hòa tan (DO là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá sự ô nhiễm
của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp) bằng phương pháp IOF và
phương pháp đo trực tiếp bằng điện cực oxy với màng nhạy cảm bằng máy đo.
7


Chỉ số BOD của nước thải
Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có
trong nước bằng vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí, BOD là chỉ tiêu thông dụng nhất để
xác định mức ô nhiễm của nước thải.
Phương trình tổng quát oxy hóa sinh học.
Chất hữu cơ + O2CO2 + H2O
Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phụ thuộc vào bản chất của chất

hữu cơ, các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng như một số chất có độc
tính xảy ra trong nước. Bình thường 70% nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu,
20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
Mục đích việc xác định hàm lượng oxy hòa tan là để thực hiện một trong số các
việc quan trọng :
Dùng để xác định lượng oxy cần thiết oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có
trong nước thải.
Làm cơ sở để tính toán công trình xử lý nước ô nhiễm và nước thải.
Đánh giá chất lượng nước trước và sau xử lý.
Chỉ số COD
Là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa học các chất hữu cơ thành CO2 và
H2O. Phép phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh nên đã khắc phục được
nhược điểm của phép đo BOD. Để xác định COD thường dùng một số chất oxi hóa
mạnh trong môi trường axit.Chất oxi hóa thường dùng là kali bicromat (K2Cr2O7).
Hàm lượng ni-tơ
Ni-tơ là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ trong cơ thể
sinh vật.Chúng có mặt trong enzyme, lipoprotein, hoocmon, và các thành phần khác
trong tế bào.Ni-tơ không những gây ra các hiện tượng phì nhưỡng mà còn gây ra các
hậu quả nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Trong xử lý nước thải người ta cần
phải xác định chỉ số ni-tơ tổng.
Hàm lượng photpho
Là yếu tố quan trọng đối với sinh vật.Nó dự trữ trong nước để thúc đẩy sự phát
triển của các loài tảo và các thực vật thủy sinh.Nhiều trường hợp, sự phát triển quá
8


mức của thực vật thủy sinh làm tắc nghẽn dòng chảy. Do sự phát triển quá mức làm ô
nhiễm nguồn nước thứ cấp. Thông số photpho giúp ta đánh giá hàm lượng chất dinh
dưỡng trong nước và để kiểm soát sự hình thành cặn rỉ, ăn mòn và xử lý nước thải
bằng biện pháp sinh học. Ngoài ra, còn có các chỉ tiêu về hàm lượng sulfat, sinh học

và kim loại nặng.
2.2 Nấm men
2.2.1 Đặc điểm chung nấm men
Nấm men là nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, không di động và hình thức sinh
sản chủ yếu là nảy chồi.Nấm men có hình tròn, hình ovan hoặc hình elip, hình quả
chanh, hình trụ, hình chùy và đôi khi kéo dài thành hình sợi.Nấm men có thể thay đổi
hình dạng và kích thước trong các giai đoạn phát triển và các điều kiện môi trường
xung quanh.
Tế bào nấm men có kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 1µm; chiều
dài 8 µm. Tế bào nấm men có thành phần cấu tạo phức tạp. Trong tế bào có các cấu tử
tiểu thể và có thể chia thành: các cơ quan nội bào hay cơ quan tử của tế bào và các chất
chứa trong tế bào hay thể vùi của tế bào (Lương Đức Phẩm, 2006).
Các loài nấm men có khuẩn ti hoặc khuẩn ti giả.Khuẩn ti giả chưa hình thành
sợi rõ rệt mà chỉ là nhiều tế bào nối với nhau thành chuỗi dài.Các loài có thể tạo thành
váng khi nuôi cấy trên môi trường dịch thể.

Hình 2.2Hình thái các loại nấm men (Nguyễn Lân Dũng, 2006)

9


a)

b)

c)

Hình 2.3Hình nấm men tạo bào tử. a) Bào tử túi; b) Bào tử màng nhày;
c) Bào tử đốt (Nguyễn Lân Dũng, 2006).
Nấm men phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhất là trong các môi trường có chứa

đường, có pH thấp, chẳng hạn như trong hoa quả, rau dưa, mật mía, rỉ đường, mật ong
(Nguyễn Lân Dũng, 2006).

a)

b)

Hình 2.4Một số nấm men gây bệnh ở người. a) Candida albicans;b)
Cryptococcus neoformans (Nguyễn Lân Dũng, 2006)
2.2.2 Dinh dưỡng của nấm men
Nấm men có hai nguồn dinh dưỡng: dinh dưỡng ngoại bào và dinh dưỡng nội
bào. Khi môi trường giàu dinh dưỡng, các chất từ môi trường đi vào tế bào là dinh
dưỡng ngoại bào.Khi môi trường nghèo dinh dưỡng, các chất dự trữ trong tế bào được
sử dụng được gọi là dinh dưỡng nội bào.Các chất dinh dưỡng được sử dụng hoặc là đi
vào thành phần tế bào để phục vụ cho
b)  sinh trưởng hoặc cung cấp năng lượng cần thiết
cho đời sống tế bào.Các chất dinh dưỡng ngoại bào được thấm qua màng tế bào chất
để vào nội bào(Lương Đức Phẩm, 2006).

10


2.2.2.1 Nguồn dinh dưỡng cacbon
Các hợp chất hữu cơ khác nhau như các loại đường và dẫn xuất, các loại rượu,
acid hữu cơ, axit amin, có thể là nguồn cacbon của nấm men.Nấm men không có khả
năng sử dụng trực tiếp tinh bột cũng như cellulose và hemicelluloza.
Nguồn dinh dưỡng mà tất cả các loài nấm men sử dụng là đường.Tỷ số sử dụng
nấm men tùy thuộc vào đặc tính của từng loài.Theo quy luật, trong môi trường các
nguồn cacbon dinh dưỡng thì nguồn cacbon nào cung cấp cho nấm men tính sinh
trưởng tốt thì được sử dụng trước.

Những loài nấm men khác nhau sẽ không đồng hóa các vật chất như nhau. Nấm
men chuyển từ sống kị khí sang hiếu khí sẽ bị yếu khả năng sử dụng glucoza và
maltoza, nhưng tăng 2,5 lần sử dụng saccaroza.
Các axit hữu cơ chiếm một vị trí quan trọng trong trao đổi chất của nấm
men.Chúng có thể ức chế hoặc kích thích sinh trưởng của nấm men.Chúng cũng có thể
là nguồn dinh dưỡng cacbon và năng lượng duy nhất.
2.2.2.2 Nguồn dinh dưỡng ni-tơ
Nguồn ni-tơ cần thiết cho tổng hợp các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong môi
trường cho tế bào. Các hợp chất hữu cơ chứa N là các axit amin, các protein và
vitamin.Nấm men có khả năng tổng hợp được tất cả các axit amin thành protein từ các
hợp chất vô cơ trong khi sử dụng nguồn cacbon là các chất hữu cơ.Đa số nấm men
không có đồng hóa nitrate.Nguồn N vô cơ được nấm men sử dụng tốt nhất là muối
amoni của axit vô cơ và hữu cơ.Nấm men tiêu hóa tốt các axit amin, còn peptone kém
hơn và hoàn toàn không sử dụng protein.Nấm men chỉ sử dụng được axit amin ở dạng
tự nhiên. Ni-tơ của tế bào nấm men thường vào khoảng 7 ÷ 10%, đôi khi lên tới 12%
vật chất khô.
2.2.2.3 Nguồn dinh dưỡng các nguyên tố vô cơ
Photpho, kali, magie, lưu huỳnh là các nguyên tố vô cơ được sử dụng trong
nuôi cấy nấm men và vi sinh vật. Photpho tham gia vào thành phần quan trọng của tế
bào.Các hợp chất photpho đóng vai trò xác định trong các biến đổi hóa sinh khác
nhau.Nấm men sử dụng tốt nhất nguồn photpho vô cơ là orthophosphat.Khi không đủ
P trong môi trường sự trao đổi chất ở nấm men bị thay đổi liên quan đến sự phá vỡ nhu
cầu và sử dụng hydratcacbon và N.

11


Lưu huỳnh là thành phần của một số axit amin trong phân tử protein và là nhóm
phụ của một số enzyme CoA.Vì vậy, khi không có lưu huỳnh trong môi trường sự trao
đổi chất của tế bào bị vi phạm và không tổng hợp được protein. Trong môi trường hàm

lượng nhỏ lưu huỳnh làm tăng sự nảy chồi của nấm men. Do vậy, khi sử dụng các
nguồn lưu huỳnh dinh dưỡng cho vi sinh vật nói chung, cần phải thận trọng, đặc biệt là
trong rượu vang thứ cấp.
Các nguyên tố vi lượng cũng rất cần để quá trình sinh lý nấm men được xảy ra
bình thường. Các nguyên tố vi lượng là mangan, đồng, sắt, kẽm, bo, liti, niken, coban,
các nguyên tố này chỉ cần một lượng rất nhỏ.
2.2.2.4 Nguồn dinh dưỡng các chất sinh trưởng
Các chất kích thích sinh trưởng nấm men là các vitamin, các bazo purin và
pyrimidin.Trong công nghiệp, các nguồn vitamin thường dùng là cao ngô, cao nấm
men, nước chiết cám, dịch thủy phân đậu tương bằng enzyme, đặc biệt là rỉ đường.
Trong phòng thí nghiệm, dùng nước chiết từ giá đậu, rau cải, cà chua, khoai tây, làm
nguồn vitamin bổ sung vào môi trường nuôi cấy.
2.2.3 Các hình thức sinh sản của nấm men
2.2.3.1 Sinh sản vô tính
Nảy chồi là cách sinh sản vô tính điển hình của nấm men.Khi đó thành tế bào mở
ra để tạo ra một chồi. Chồi phát triển thành tế bào con và có thể tách khỏi tế bào mẹ
ngay từ khi còn nhỏ hoặc cũng có thể vẫn không tách ra ngay cả khi lớn bằng tế bào
mẹ. Nhiều khi nhiều thế hệ vẫn dính vào một tế bào đầu tiên nảy chồi và tạo thành một
cành nhiều nhánh tế bào. Chồi có thể mọc ra theo bất kỳ hướng nào (nảy chồi đa cực)
hoặc chỉ nảy chồi ở hai cực (nảy chồi theo hai cực- Bipolar budding) hoặc chỉ nảy chồi
ở một cực nhất định (nảy chồi theo một cực). Nấm men còn có hình thức sinh sản phân
cắt như vi khuẩn. Có thể hình thành một hay vài vách ngăn để phân cắt tế bào mẹ
thành những tế bào phân cắt. Điển hình cho kiểu phân cắt này là các nấm men thuộc
chi Schizosaccharomyces. Ở một số nấm men thuộc ngành Nấm đảm, có thể sinh ra
dạng bào tử có cuống nhỏ hoặc bào tử bắn.Bào tử có cuống nhỏ thường gặp ở các chi
nấm men Fellomyces, Kockovaella và Sterigmatomyces, khi đó chồi sinh ra trên một
nhánh nhỏ và tách ra khi nhánh bị gẫy.Bào tử bắn được sinh ra trên một gai nhọn của
tế bào nấm men và bị bắn ra phía đối diện khi thành thục. Nếu cấy các nấm men sinh
bào tử bắn thành hình zich zắc trên thạch nghiênghoặc trên đĩa Petri thì sau một thời
12

gian nuôi cấy sẽ thấy xuất hiện trên thành ống nghiệm hoặc nắp đĩa Petri có một hình
zích zắc khác được hình thành bởi các bào tử bắn lên. Bào tử bắn là đặc điểm của nấm
men

thuộc

các

chi Bensingtonia, Bullera,

Deoszegia,

Kockovaella,

Sporobolomyces. Một số nấm men còn có một hình thức sinh sản vô tính nữa, đó là
việc hình thành các bào tử đốt.Khi đó sẽ hình thành các vách ngăn ở đầu các nấm men
dạng sợi, sau đó tách ra thành các bào tử đốt. Loại này gặp ở các nấm men thuộc cả hai
ngành: Nấm túi và Nấm đảm. Nấm men còn có thể tạo thành dạng tản dưới dạng
khuẩn ti haykhuẩn ti giả (giả sợi nấm) (Nguyễn Lân Dũng, 2006).
2.2.3.2 Sinh sản hữu tính
Sinh sản nấm men liên quan tới sự hình thành bào tử nang (túi) của tế bào sinh
dưỡng kèm theo quá trình giảm phân của sự phân cắt nhân.
Trong quá trình nuôi cấy nấm men chuyển đột ngột từ môi trường giàu dinh
dưỡng sang môi trường nghèo dinh dưỡng, trong khi đó vẫn giữ nguyên ẩm độ, tích tụ
các hợp chất trung gian, đủ oxy của không khí thì tế bào sẽ sinh bào tử nằm trong túi
được gọi là bào tử nang. Bào tử nang bền với các tác nhân bên ngoài như nhiệt độ cao,
khô hạn, nhưng kém bền nhiệt hơn so với các bào tử vi khuẩn.
Bào tử nang được tạo thành do kết quả giao hợp hai tế bào có tính đực cái và

phân chia nhân đã thụ thành hợp tử. Trong vòng đời của nấm men có sự luân phiên
sinh sản vô tính và hữu tính với các giai đoạn đơn bội, nhị bội khác.
Khi tế bào nấm men tạo thành bào tử thì hoạt động sống và trao đổi chất xảy ra
trong tế bào chậm.Trạng thái này không thích hợp cho sinh sản vô tính.Bởi vậy, sự
hình thành bào tử là một cách sinh sản nhằm bảo tồn loài xem như giai đoạn phát triển
cá biệt của nấm men (Lương Đức Phẩm, 2006).

Sự nảy chồi và hình thành bào tử túi ở
nấm men Saccharomyces cerevisiae 13
(Nguyễn Lân Dũng, 2006)

Sự hình thành bào tử nang ở nấm men
Saccharomyces cerevisiae
(sinhhocvietnam.com)


Hình 2.5Hình thức sinh sản của nấm men
Có thể xảy ra sự tiếp hợp giữa hai tế bào nấm men tách rời hoặc giữa tế bào mẹ
và chồi.Còn có cả sự biến nạp trực tiếp trong 1 tế bào sinh dưỡng, tế bào này biến
thành túi không qua tiếp hợp. Thường trong mỗi túi có 4 hay đôi khi có 8 bào tử túi.
Trong một số trường hợp lại chỉ có 1-2 bào tử túi. Bào tử túi ở chi Saccharomyces có
dạng hình cầu, hình bầu dục; ở chi Hanseniaspora và loài Hansenula anomalacó dạng
hình mũ; ở loài Hansenula saturnus bào tử túi có dạngquả xoài giữa có vành đai như
dạng Sao Thổ. Một số bào tử túi có dạng kéo dài hay hình xoắn. Bề mặt bào tử túi có
thể nhẵn nhụi, có thể xù xì hoặc có gai.Bào tử màng dày (hay bào tử áo) là dạng bào tử
giúp nấm men vượt qua được điều kiện khó khăn của ngoại cảnh, không phải là hình
thức sinh sản.Một số nấm men có thể sinh vỏ nhày (Nguyễn Lân Dũng, 2006).
2.2.4 Sinh trưởng của nấm men
Nấm men sinh trưởng qua các 4 giai đoạn như sau.
Giai đoạn thích nghi là giai đoạn từ lúc cấy vào môi trường nuôi cấy cho đến

lúc nấm men bắt đầu sinh sản.Giai đoạn này nấm men thích nghi với điều kiện môi
trường.Trong giai đoạn này, nấm men trải qua những biến đổi về hình dạng, kích
thước và chúng có những biến đổi nhạy cảm với các tác động ngoại cảnh. Số lượng
nấm men không tăng hoặc tăng không đáng kể.
Ở giai đoạn logarit, số lượng và sinh khối nấm men tăng theo cấp số nhân. Khả
năng thích ứng với điều kiện môi trường tăng lên rõ rệt và xuất hiện hiện tượng lên
men. Giai đoạn này thuận lợi để xác định năng lượng sinh sản, thời gian nảy chồi
nhưng không thể đánh giá được kích thước của tế bào.
Ở giai đoạn ổn định, số lượng tế bào trong giai đoạn này cân bằng giữa tế bào
sống và tế bào chết. Kích thước tế bào tăng lên.
Giai đoạn thoái hóa số lượng tế bào giảm xuống (Lương Đức Phẩm, 2006).
2.2.5 Một số nấm men thường gặp trong tự nhiên và được sử dụng trong công
nghiệp
Giống Saccharomyces meyen gồm các nấm men có thể lên men đường sinh ra
rượu etylic.Giống này rất phổ biến trong tự nhiên.Các men này có vai trò quan trọng
trong sản xuất các sản phẩm lên men có chứa cồn.
14