Sự đa dạng các loài vi khuẩn đóng vai trò chủ đạo phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái

Nghiên cứu khoa học công nghệ

SỰ ĐA DẠNG CÁC LOÀI VI KHUẨN ĐÓNG VAI TRÒ CHỦ ĐẠO
PHÂN HỦY CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC SÔNG CÁI
Nguyễn Văn Sơn*
Tóm tắt: Vi khuẩn đóng vai trò chính phân hủy chất hữu cơ trong nước sông.
Kết quả nghiên cứu cho đối tượng sông Cái, là một nhánh của sông Đồng Nai, có
vai trò hết sức quan trọng đối với Căn cứ 696, Vùng 2 Hải quân, thông qua phương
pháp Maldi-Tof xác định 6 loài vi khuẩn hiếu khí đóng vai trò chủ đạo phân hủy
chất hữu cơ trong nước sông.
Từ khóa: Vi khuẩn; Maldi-Top; Sông Cái.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vi sinh vật được xem là nhân tố chính của quá trình tự làm sạch nước tự nhiên. Chúng
phân hủy và sử dụng các chất hữu cơ hòa tan để xây dựng tế bào cho cơ thể và biến thành
các chất vô cơ trong nước. Trong nước có nhiều loại vi sinh vật như: vi khuẩn, nấm mốc,
nấm men, xạ khuẩn, vi rút (siêu vi khuẩn). Trong những loại này, vi khuẩn, đặc biệt là vi
khuẩn hiếu khí đóng vai trò chính phân hủy các chất hữu cơ trong nước sông [1].
Sông Cái là một nhánh của sông Đồng Nai, chảy qua địa bàn các xã Đại Phước, Long
Tân và Phú Thạnh của huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai. Sông Cái với chiều dài khoảng
10km, chiều rộng 220-380m, độ sâu giữa dòng 15-20m tùy theo từng vị trí. Sông Cái có
các chức năng: vận tải (giao thông thủy, vận chuyển phù sa), sản xuất (cung cấp nước cho
sinh hoạt và tưới tiêu), bảo vệ (thoát lũ, tiếp nhận và đồng hóa các chất ô nhiễm, điều hòa
vi khí hậu). Sông Cái có vai trò hết sức quan trọng đối với Căn cứ 696, Vùng 2 Hải quân.
Việc định danh các loài vi khuẩn hiếu khí chủ đạo nhằm minh chứng rõ ràng hơn cho quá
trình phân hủy chất hữu cơ trong nước sông bởi vi khuẩn.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
Chủng vi khuẩn thu qua mẫu nước lấy từ sông Cái, mẫu thu tại 5 vị trí, mỗi vị trí cách
nhau khoảng 2,0-2,5 km (kí hiệu từ N1-N5). Tại từng vị trí lấy 9 mẫu: giữa dòng lấy 3
mẫu theo độ sâu, giữa bờ phải lấy 2 mẫu theo độ sâu, giữa bờ trái lấy 2 mẫu theo độ sâu,

bờ phải lấy 1 mẫu và bờ trái lấy 1 mẫu. Các mẫu được lấy sau đó trộn chung với nhau tạo
thành 1 mẫu tổ hợp để phân tích. Các mẫu được lấy bằng can nhựa, bảo quản lạnh ở nhiệt
độ 1-5 oC, sau đó vận chuyển về phòng thí nghiệm. Môi trường nuôi cấy (NA) sử dụng
Nutrient Agar M001 (HiMedia, India).

Hình 1. Vị trí các điểm lấy mẫu
trên sông Cái.

Hình 2. Phương thức lấy mẫu tổ hợp tại từng vị trí
trên sông Cái.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
Việc xác định số loài vi khuẩn hiếu khí được thực hiện bằng phương pháp phân lập vi

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020

255


Hóa học và Kỹ thuật môi trường

sinh và xác định mật độ vi khuẩn hiếu khí bằng phương pháp đếm khuẩn lạc. Quy trình kỹ
thuật thực hiện gồm các bước: chuẩn bị thạch đĩa, pha loãng mẫu, phân lập, định lượng vi
khuẩn, lưu trữ mẫu [2].
Việc định danh vi khuẩn có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau
như: phương pháp sinh hóa, phương pháp giải trình tự 16S rRNA, phương pháp khối phổ
Maldi-Top,… Trong đó, công nghệ phối phổ Mandi-Top có nhiều ưu điểm hơn so với các
phương pháp còn lại do tính hiện đại và sự đặc thù với vi khuẩn.
Các loài vi khuẩn được cấy chuyển trên môi trường thạch đĩa NA để làm thuần sau đó
được định danh bằng phương pháp khối phổ Maldi-Tof (Matrix Assisted Laser

Desorption/Ionization - Time of Flight) [3].
Vi khuẩn được định danh bằng cách so sánh các khối phổ của protein ribosome đặc
trưng của loài với ngân hàng dữ liệu khối phổ. Đây là phương pháp hiện đại, được thực
hiện bằng quy trình máy móc khép kín nên cho kết quả nhanh hơn so với các phương pháp
còn lại và có độ chính xác cao. Qui trình kỹ thuật thực hiện gồm các bước: phết mẫu và
thêm matrix, đưa mẫu vào hệ thống và tạo phổ, so sánh phổ với dữ liệu, xem kết quả [3].
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Mẫu nước lấy từ sông Cái được trang trên môi trường NA với nồng độ 10 -1, 10-2, 10-3,
sau đó mẫu trang được ủ ở nhiệt độ 32oC trong 48 giờ. Kết quả xác định số loài vi khuẩn
hiếu khí trong nước sông Cái bằng phương pháp phân lập vi sinh cho thấy tổng số loài vi
khuẩn hiếu khí trong nước sông Cái là 25 loài. Tại từng thời điểm, số loài vi khuẩn hiếu
khí dao động trong khoảng 8-10 loài.

Tháng 6/2019

Tháng 8/2019

Tháng 10/2019

Tháng 12/2019
Tháng 2/2020
Tháng 4/2020
Hình 3. Số loài vi khuẩn hiếu khí trong nước sông Cái.
Kết quả xác định mật độ vi khuẩn hiếu khí trong nước sông Cái bằng phương pháp đếm
trực tiếp khuẩn lạc cho thấy mật độ vi khuẩn hiếu khí trong nước sông Cái trung bình là
15.860.006 CFU/ml.

256

Nguyễn Văn Sơn, “Sự đa dạng các loài vi khuẩn … chất hữu cơ trong nước sông Cái.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Tháng 6/2019

Tháng 8/2019

Tháng 10/2019

Tháng 12/2019
Tháng 2/2020
Tháng 4/2020
Hình 4. Mật độ vi khuẩn hiếu khí trong nước sông Cái.
Trên cơ sở số loài vi khuẩn xác định, định danh các loài vi khuẩn hiếu khí bằng phương
pháp Maldi-Tof như sau:
Bảng 1. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 6/2019.
Mẫu nước sông Cái
TT
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3
N4
N5
1
Achromobacter xylosoxidans
X
X
X

2
Aeromonas caviae
X
X
X
3
Bacillus cerecus
X
4
Enterobacter kobei
X
X
X
X
X
5
Lactobacillus amylovorus
X
6
Pseudomonanas mendocia
X
X
X
X
X
7
Pseudomonanas putida
X
X
X

8
Pseudomonas otitidis
X
X
X
X
X
9
Rheinheimera soli
X
X
Bảng 2. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 8/2019.
Mẫu nước sông Cái
TT
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3
N4
N5
1 Achromobacter xylosoxidans
X
2 Aeromonas caviae
X
X
X
X
X
3 Bacillus sonorensis
X

4 Enterobacter kobei
X
X
X
X
5 Lactobacillus amylovorus
X
X
6 Pseudomonanas mendocia
X
X
7 Pseudomonanas putida
X
X
8 Pseudomonas otitidis
X
X
X
X
X

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020

257


Hóa học và Kỹ thuật môi trường

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10

Bảng 3. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 10/2019.
Mẫu nước sông Cái
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3
N4
N5
Achromobacter xylosoxidans
X
X
X
Acinetobacter radioresistens
X
X
X
X
Arthrobacter gangotriensis
X
X
X

Bacillus cerecus
X
X
X
X
Bacillus megaterium
X
X
Comamonas testosterroni
X
X
X
X
Neisseria meningitidis
X
X
Pseudomonanas mendocia
X
Rheinheimera soli
X
Stenotrophomonas nitritireducens
X
X
X
Bảng 4. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 12/2019.
Mẫu nước sông Cái
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3

N4
N5
Achromobacter xylosoxidans
X
X
Acinetobacter radioresistens
X
X
X
Arthrobacter gangotriensis
X
X
Bacillus cerecus
X
X
X
X
X
Bacillus megaterium
X
X
Comamonas testosterroni
X
X
X
X
X
Pseudomonas otitidis
X
Stenotrophomonas nitritireducens

X
X
X
X
Bảng 5. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 2/2020.
Mẫu nước sông Cái
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3
N4
N5
Aeromonas enteropelogenes
X
X
Bacillus pumilus
X
X
X
X
Escherichia coli
X
X
X
X
X
Klebsiella pneumoniae
X
X
X

X
X
Pantoea agglomerans
X
X
X
X
X
Pseudomonas libanensis
X
X
X
X
X
Pseudomonas otitidis
X
X
Sphingomonas adhaesiva
X
X
Bảng 6. Định danh các loài vi khuẩn hiếu khí vào tháng 4/2020.
Mẫu nước sông Cái
Loài vi khuẩn hiếu khí
N1
N2
N3
N4
N5
Aeromonas enteropelogenes
X

Bacillus atrophaeus
X
Bacillus pumilus
X
X
X
X
Chromobacterium violaceum
X
Escherichia coli
X
X
X
X
Klebsiella pneumoniae
X
X
X
X
Pantoea agglomerans
X
X
X
X
Pseudomonas libanensis
X
X
X
X
Pseudomonas otitidis

X
X
Sphingomonas adhaesiva
X
X
X

258

Nguyễn Văn Sơn, “Sự đa dạng các loài vi khuẩn … chất hữu cơ trong nước sông Cái.”

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

TT
1
2
3
4
5
6

7
8

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

TT


Nghiên cứu khoa học công nghệ

Bảng 7. Mô tả đặc điểm hình thái các loài vi khuẩn hiếu khí.
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

Loài vi khuẩn hiếu khí
Bacillus cereus
Bacillus megaterium
Bacillus pumilus
Lactobacillus amylovorus
Pseudomonas putida
Pseudomonas libanensis
Achromobacter xylosoxidans
Acinetobacter radioresistens
Bacillus atrophaeus
Bacillus sonorensis
Comamonas testosterroni
Enterobacter kobei
Pseudomonas otitidis

Stenotrophomonas nitritireducens
Aeromonas caviae
Aeromonas enteropelogenes
Arthrobacter gangotriensis
Chromobacterium violaceum
Escherichia coli
Klebsiella pneumoniae
Neisseria meningitidis
Pantoea agglomerans
Pseudomonanas mendocia
Rheinheimera soli
Sphingomonas adhaesiva

Đặc điểm hình thái
Tròn, trắng ngà, phẳng, rìa tròn
Tròn nhỏ, trắng ngà, phẳng, rìa răng cưa
Tròn, trắng đục, tâm lồi, rìa tròn
Tròn nhỏ, trắng trong, không tâm, cầu, rìa tròn
Tròn nhỏ, đỏ gạch, cầu, rìa tròn
Tròn, vàng ngà, phẳng, rìa răng cưa trong
Tròn, trắng đục, nhầy, cầu, rìa tròn
Tròn, trắng đục, cầu, rìa tròn
Bất định, trắng ngà, phẳng, rìa tròn
Tròn, đỏ nâu, phẳng, rìa bất định
Tròn, trắng trong, nhầy, cầu, rìa tròn
Tròn, trắng đục, phẳng, rìa tròn
Tròn, trắng đục, phẳng, rìa tròn
Bất định, trong, phẳng, rìa tròn
Bất định, nâu đất, phẳng, rìa răng cưa
Tròn, trắng ngà, phẳng, rìa tròn

Tròn, nâu đất, cầu, rìa tròn
Tròn, tím than, cầu, rìa răng cưa
Bất định, trắng đục, lõm, tâm trong, rìa răng cưa
Tròn, trắng đục, phẳng, rìa răng cưa lan
Tròn, đục, cầu, rìa tròn
Tròn, vàng chanh, phẳng, rìa răng cưa lan
Tròn, đục nhầy, cầu, rìa răng cưa
Tròn nhỏ, vàng nâu, cầu, rìa tròn
Tròn , hồng nhạt, phẳng, rìa răng cưa lan

Trên cơ sở đặc tính, hình thái và mật độ vi khuẩn của từng loài, các loài vi khuẩn hiếu
khí đóng vai trò trong phân hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái được xác định:
- Nhóm các loài có vai trò cao trong phân hủy chất hữu cơ: Bacillus cerecus, Bacillus
megaterium, Bacillus pumilus, Lactobacillus amylovorus, Pseudomonanas putida,
Pseudomonas libanensis.
- Nhóm các loài có vai trò trung bình trong phân hủy chất hữu cơ: Achromobacter
xylosoxidans, Acinetobacter radioresistens, Bacillus atrophaeus, Bacillus sonorensis,
Comamonas testosterroni, Enterobacter kobei, Pseudomonas otitidis, Stenotrophomonas
nitritireducens.
- Nhóm các loài có vai trò thấp trong phân hủy chất hữu cơ: Aeromonas caviae,
Aeromonas enteropelogenes, Arthrobacter gangotriensis, Chromobacterium violaceum,
Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Neisseria meningitidis, Pantoea agglomerans,
Pseudomonanas mendocia, Rheinheimera soli, Sphingomonas adhaesiva.
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu đã xác định được 6 loài vi khuẩn hiếu khí có vai trò chủ đạo phân
hủy chất hữu cơ trong nước sông Cái là Bacillus cerecus, Bacillus megaterium, Bacillus
pumilus, Lactobacillus amylovorus, Pseudomonanas putida, Pseudomonas libanensis.

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020

259


Hóa học và Kỹ thuật môi trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lương Đức Phẩm. “Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học”. NXB Giáo
dục, 2007.
[2]. Vũ Thị Minh Đức. “Thực tập vi sinh vật học”. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2001.
[3]. Neelja S, et al. “Maldi-Tof mass spectrometry: an emerging technology for microbial
identification and diagnosis”. Frotier in microbiology, 6-791, 2015.
ABSTRACT
DIVERSITY OF BACTERIA KEY SPECIES IN ORGANIC MATTER
DECOMPOSITION OF CAI RIVER
Bateria is a key role in organic matter decomposition for a river. Research result
for Cai river, which is a branch of Dong Nai river, has an important role for Base
696, Region 2 Navy, has determined 6 aerobe bacteria species playing a key role in
organic matter decomposition for the river by Maldi-Tof method.
Keywords: Bacteria; Maldi-Tof; Cai river.

Nhận bài ngày 17 tháng 7 năm 2020
Hoàn thiện ngày 14 tháng 8 năm 2020
Chấp nhận đăng ngày 24 tháng 8 năm 2020
Địa chỉ: Viện Nhiệt đới môi trường.
*Email:

260

Nguyễn Văn Sơn, “Sự đa dạng các loài vi khuẩn … chất hữu cơ trong nước sông Cái.”