Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn nitrate hóa tuyển chọn và ứng dụng của nó trong nuôi trồng thủy sản

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA
TUYỂN CHỌN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG NUÔI TRỒNG
THỦY SẢN
Hoàng Phương Hà1*, Đỗ Thị Tố Uyên1, Đỗ Thị Liên1, Cung Thị Ngọc Mai1, Vũ Ngọc Huy1,
Nguyễn Hồng Thu1, Lê Lợi2, Lê Thị Nhi Công1

TÓM TẮT
Vi khuẩn nitrate hóa đóng vai trò quan trọng vào quá trình chuyển đổi amonia thành nitrate thông
qua sự tạo thành nitrite. Chúng được biết đến bởi hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng: oxy hóa amoni và
oxy hóa nitrite, việc phát hiện vi khuẩn này bằng phương pháp nuôi cấy truyền thống là khó khăn
do chúng sinh trưởng chậm, nên môi trường nuôi cấy và các điều kiện nuôi phù hợp với vi khuẩn
này là rất cần thiết. Trong báo cáo này, chúng tôi tổng quan các nghiên cứu về nhóm vi khuẩn này
với các điều kiện thích hợp cho sinh trưởng và hoạt tính nitrate hóa của chúng (như nguồn cacbon,
nhiệt độ, pH, cơ chất, chất mang…), lựa chọn một số chủng điển hình để xác định được vị trí phân
loại của chúng bằng trình tự gen 16S rRNA, chúng thuộc chi Nitrosomonas và Nitrobacter. Các vi
khuẩn này được sử dụng cho nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để ứng dụng trong xử lý nước nuôi
trồng thủy sản. Chế phẩm sinh học nitrate hóa nghiên cứu đã đạt hiệu quả chuyển hóa amoni trên
95% trong hệ lọc ở điều kiện phòng thí nghiệm. Chế phẩm này còn được ứng dụng thành công tại
các đầm, ao nuôi trồng thủy sản của các tỉnh Thanh Hóa và Sóc Trăng, hàm lượng ammonia tổng
(TAN) luôn luôn thấp hơn 0,1 mg/L khi sử dụng chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu.
Từ khóa: Chế phẩm nitrate hóa, Nuôi trồng thủy sản, Vi khuẩn tự dưỡng, Vi khuẩn oxy hóa ammonia, Vi khuẩn oxy hóa nitrite

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Quá trình nitrate hóa là quá trình mà
ammonia bị oxy hóa thành nitrite sau đó thành
nitrate, đây được coi như một quá trình sinh
học chính trong vòng nitơ toàn cầu. Houzeau
đã phát hiện được quá trình này từ năm 1872
(Houzeau,1872), mười ba năm sau, với sự phân

lập được các vi khuẩn oxy hóa amoni đã được
khẳng định (Winogradsky, 1890), từ năm 18902004 các nhà khoa học đã chứng minh và tin
rằng có vi khuẩn làm trung gian cho sự oxy
hóa amoni hiếu khí, chúng gồm các chi như
Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira,
Nitrosolobus và Nitrosovibrio (Watson, 1986;
Koop, 2006). Cho đến nay, nhiều nghiên cứu đã
chứng minh sự tồn tại của nhóm các vi khuẩn
này, ngoài những chi đã công bố còn phát hiện

loài Nitrosopumilus maritimus là vi khuẩn cổ
thuộc một ngành vi khuẩn cổ mới là ngành
Thaumarchaeota cũng tham gia vào sự oxy hóa
amoni thành nitrite (Krummel, 1982; BrochierArmanet, 2008). Bước thứ hai của quá trình là
sự oxy hóa nitrite thành nitrate với sự tham gia
các các loài thuộc chi Nitrobacter, Nitrococcus,
Nitrospira và Nitrospina,
Nhu cầu về thủy sản (TS) của con người
trên toàn cầu ngày càng gia tăng để phù hợp với
tình hình phát triển dân số ngày càng tăng. Khi
nguồn hải sản tự nhiên chưa đáp ứng đủ với nhu
cầu thực tiễn do tình trạng khai thác hải sản cịn
tràn lan q mức, thì hoạt động ni trồng thủy
sản (NTTS) chính là nguồn cung cấp chính cho
con người. NTTS đóng góp vào sự phát triển
kinh tế xã hội tại các cộng đồng địa phương,

Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Trường Cao đẳng Sơn La.
*

Email:
1
2

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

43


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

nhưng cũng có thể tạo ra những tác động tiêu
cực đến môi trường nếu như việc sản xuất không
đi theo hướng bền vững. Trong hơn 15 năm qua,
NTTS đã phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, trở
thành ngành kinh tế mũi nhọn trong chiến lược
phát triển và hiện nay Việt Nam là một trong
những quốc gia sản xuất thủy sản (TS) lớn nhất
trên thế giới. Với sự tăng trưởng nhanh và hiệu
quả, TS đã đóng góp tích cực trong chuyển đổi
cơ cấu kinh tế nơng nghiệp, đóng góp hiệu quả
cho cơng cuộc xóa đói, giảm nghèo, giải quyết
việc làm cho trên 4 triệu lao động, nâng cao
đời sống cho cộng đồng dân cư khắp các vùng
nông thôn, ven biển, đồng bằng, trung du, miền
núi…, đồng thời góp phần quan trọng trong bảo
vệ an ninh quốc phòng trên vùng biển đảo của
Tổ quốc (Tổng quan ngành Thủy sản Việt Nam,
2015). Tổng sản lượng thủy sản đạt hơn 6,56
triệu tấn (năm 2015); trong đó, khai thác 3,03

triệu tấn, ni trồng 3,53 triệu tấn; diện tích
ni trồng là 1,28 triệu ha; kim ngạch xuất khẩu
khoảng 6,72 tỷ USD (Thu Hiền, 2015). Chỉ tính
riêng đối với nuôi tơm thì tổng diện tích ni
tơm hiện nay của cả nước đạt gần 676 nghìn
ha, sản lượng đạt gần 476 nghìn tấn, kim ngạch
xuất khẩu gần 3 tỷ USD trong gần 6,2 tỷ USD
tổng giá trị xuất khẩu ngành thủy sản.
Tuy nhiên nghề NTTS cũng bộc lộ một số
nhược điểm như: dịch bệnh nhiều, rủi ro cao, lạm
dụng thuốc thú y và hóa chất dẫn đến khơng đảm
bảo vệ sinh an toàn thực phẩm… nguyên nhân
dẫn đến dịch bệnh cho tôm, cá là do nguồn gốc
con giống chưa được đảm bảo triệt để, các sản
phẩm sinh học được người dân sử dụng tràn lan
chưa có nguồn gốc rõ ràng, đặc biệt do ô nhiễm
môi trường nuôi, làm mất cân bằng sinh thái.
Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường là do
lượng thức ăn dư thừa không được tôm, cá sử
dụng hết thải ra môi trường đã hình thành các
hợp chất hữu cơ thối rữa, chất thải dưới dạng
phân và chất hữu cơ dư thừa. Các vi sinh vật
yếm khí phát triển mạnh phân hủy các hợp chất
hữu cơ dư thừa tạo ra khí H2S, NH3, CH4… đối
với các ao ni tơm thâm canh đặc biệt ở mật độ
nuôi cao, hàm lượng chất thải trong ao tăng cao
chứa nitơ, phốt pho chiếm 30-40% và các chất
hữu cơ khác gây nên hiện tượng phú dưỡng môi
44

trường nước phát sinh tảo độc dẫn đến dịch bệnh
tăng, tôm chết hàng loạt. Hàm lượng nitơ trong
các đầm ao nuôi thủy sản được coi là nhân tố
nguy kịch, chỉ với hàm lượng ammonia ở 0,425
mg/l trong môi trường nước có thể gây độc cho
tơm, cá và các động vật thuỷ sinh khác (Slil,
2007), khi trong môi trường pH tăng cao, NH4+
sẽ chuyển thành NH3 thì NH3 lại rất độc ngay với
liều lượng rất nhỏ, với hàm lượng 0,01 mg NH3/L
đã là nguyên nhân gây chết hoặc dẫn đến bệnh
lý, giảm tỷ lệ sinh trưởng đối với ấu trùng tôm
(Liu, 2004; Ostrensky, 1995), nitrite (tạo thành từ
quá trình oxy hóa ammonia) cũng cực kỵ độc đối
với ấu trùng tôm, nó làm giảm vận chuyển oxy
trong máu (Cheng, 1995), tuy nhiên nó không
độc bằng NH3 và nó chỉ gây độc khi tồn tại lâu
trong môi trường nuôi (Alcaraz, 1999).
Việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử
lý nước bị ô nhiễm ngày càng phổ biến do lợi thế
của chúng làm tăng cường khả năng phục hồi và
thúc đẩy quá trình tự làm sạch trong các hệ tái
sử dụng nước nuôi hải sản, bên cạnh đó nó còn
có tính ổn định cao và thân thiện với môi trường
(Martins, 2010). Do vậy, sử dụng chế phẩm sinh
học được coi là biện pháp hữu hiệu trong NTTS
để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong
các ao nuôi để loại ngay những nguyên nhân ban
đầu dẫn đến dịch bệnh, bên cạnh đó, nó có đặc
tính an tồn đối với người, vật nuôi. Trên thế giới
đã có một số chế phẩm nitrate hóa dùng cho công

nghệ tái sử dụng nước nuôi tôm dạng dịch như
Novozymes Biological, PondProtect-L (David,
2011). Tại Việt Nam cũng xuất hiện một số chế
phẩm nitrate hóa trên thị trường thường dùng cho
các ao nuôi tôm, cá giống nhưng các chế phẩm
này còn một số hạn chế và cũng chưa đáp ứng
được nhu cầu thực tiễn của các cơ sở nuôi giống
hải sản. Do vậy, các nghiên cứu tổng quan của
chúng tôi về nhóm vi khuẩn nitrate hóa được
phân lập tại Việt Nam với các đặc tính sinh lý,
sinh hóa, vị trí phân loại như một dữ liệu khoa
học và từ đó tiến hành nghiên cứu tạo chế phẩm
nitrate hóa để ứng dụng trong xử lý môi trường
nước NTTS.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Vật liệu: Các mẫu nước từ các ng̀n

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

thải chế biến lương thực tại Phú Đô, Minh Khai,
nhà máy nước Linh Đàm (Hà Nội). Sử dụng
trấu, tro trấu, mút nhẹ và hạt sỏi nhẹ làm giá thể
để nghiên cứu tạo chế phẩm.
2.2. Xác định một số tính chất sinh lý,
sinh hóa của 4 chủng vi khuẩn
Bốn chủng vi khuẩn nghiên cứu PĐ58,
PĐ60, 2NM, 5NM đã được phân lập tại ao lắng

của làng Phú Đô và Hoài Đức (Hà Nội), là nơi
sản xuất thực phẩm (bún và miến).
Ảnh hưởng nguồn carbon hữu cơ (sucrose,
glucose, lactose, citrate, acetate, succinate với
nồng độ 1 g/l, nguồn carbon vô cơ NaHCO3 nồng
độ 2 g/l được coi là công thức đối chứng) đã được
thông báo trong các cơng bớ trước đây (Hồng
Phương Hà, 2006, 2010).Ảnh hưởng của
ng̀n cacbon vô cơ: NaHCO3 và CaCO3 với
nồng độ 2g/L. Môi trường nuôi tạp dưỡng kết
hợp cả nguồn carbon hữu cơ và vô cơ (NaHCO3).
Ảnh hưởng của hàm lượng ammonia hay
nitrite đến các chủng vi khuẩn tuyển chọn: Vi
khuẩn được nuôi trong mơi trường khống cơ
sở Winogradsky I hoặc II chứa N-NH4 (hoặc
N-NO2) với hàm lượng cuối cùng khác nhau: 1;
2; 4; 10; 100; 200; 500 và 1.000 mg/l.
Ảnh hưởng chất mang (giá thể): hạt sỏi nhẹ
keramzit (công ty BEMES) có đường kính 3-5
mm và miếng mút nhẹ có kích thước (1 x1 x1)
cm (Viện hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam) đã được dùng để cố định
các chủng vi khuẩn PĐ58, PĐ60, 2NM và 5NM,
đối chứng là các chủng vi khuẩn ở trạng thái
lơ lửng không được cố định trên chất mang. Tỉ
lệ chất mang với môi trường là 1: 3 (v/v), hàm
lượng ammonia hoặc nitrite ban đầu 10 mg N/l.
Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan: Sinh
khối vi khuẩn (PĐ58, PĐ60, 2NM, 5NM) được
bổ sung vào mỗi bình thuỷ tinh dung tích 2,5 lit

chứa 1,5 lít mơi trường lỏng. N-NH4 ban đầu
là 10 mg/l. Nồng độ oxy hịa tan khác nhau là
4-6 mg/l (bình 1); 2-3 mg/l (bình 2); 0,5-1mg/l
(bình 3) và bình đối chứng có hàm lượng oxy
bằng 0 (bình khơng sục khí). Đã sử dụng máy
đo oxy (DOT-0204, Viện Khoa học Vật liệu,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) để đo
lượng oxy hịa tan trong bình.

Ảnh hưởng nồng độ NaCl: Chế phẩm
nitrate hóa nghiên cứu sau khi được tạo thành,
chuyển vào các bình ni và bổ sung NaCl với
những nồng độ cuối cùng khác nhau: 0; 10‰;
20‰; 30‰; 40‰.
2.3. Xác định sinh khối vi khuẩn
- Sự gia tăng sinh khối của vi khuẩn được
xác định bằng hàm lượng protein theo Bradford
(1976): dung dịch mẫu nghiên cứu được cho
vào ống Eppendorf ly tâm ở 13.000 vịng/phút,
loại dịch nổi. Tủa được hồ lại trong đệm (chứa
9 g NaCl và 12 g NaOH hòa tan trong nước cất
đến thể tích cuối là 1.000 ml) và ủ 30 phút ở
90oC. Sau khi ly tâm với 13.000 vịng/phút, 0,8
ml dịch nổi (hoặc pha lỗng với nồng độ thích
hợp) được bổ sung 0,2 ml thuốc thử Bradford,
sau 2 phút, độ hấp thụ ánh sáng được đo ở bước
sóng 595 nm. Dựng đồ thị chuẩn biểu diễn sự
tương quan giữa độ hấp thụ ánh sáng trên máy
quang phổ kế và nồng độ protein chuẩn từ dung
dịch BSA 100 mg/l với các nồng độ 2, 4, 6, 8,

10 mg/l. Lượng protein tế bào trong mẫu nghiên
cứu được tính dựa vào đồ thị chuẩn.
- Xác định mật độ vi khuẩn trong chế phẩm
bằng phương pháp pha loãng tới hạn: Pha loãng
mẫu trên môi trường đặc trưng cho từng nhóm
vi khuẩn (Winogradski I và II) theo cấp độ 10-1
tới 10-9 và cấy trang trên các đĩa thạch tương
ứng, sau 5-7 ngày đếm các khuẩn lạc có trong
đĩa thạch, từ đó tính số lượng khuẩn lạc có trong
1 g chế phẩm (Nguyễn Lân Dũng, 1983).
2.4. Xác định hàm lượng ammonia,
nitrite, nitrate
Các chỉ số ammonia được phân tích theo
Nessler, NO2- theo Griss, NO3- theo Brucine
(Franson, 1995). Hoạt tính oxy hóa hợp chất
nitrogen được xác định thông qua hàm lượng
ammonia mất đi và nitrite được tạo thành (đối
với các chủng vi khuẩn oxy hóa ammonia), hàm
lượng nitrite mất đi và nitrate tạo thành (đối với
các chủng vi khuẩn oxy hóa nitrite).
2.5. Các phương pháp nghiên cứu tạo
chế phẩm nitrate hóa
Sử dụng trấu (được nghiền nhỏ có kích
thước 2-3 mm) và tro trấu (được tạo thành từ
quá trình nhiệt hóa trấu) làm chất mang cho quá

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

45

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

trình lên men xốp tạo chế phẩm. Sinh khối vi
khuẩn nitrate hóa được nhân nuôi đạt tới 108
CFU/L (tương đương với OD600 = 0,12) và phối
trộn theo tỷ lệ: 200 gram chất mang + 100 ml
môi trường + 10 ml sinh khối vi khuẩn; chế
phẩm được lên men xốp trong 5 ngày ở nhiệt độ
28±2oC; độ ẩm thích hợp cho quá trình lên men
là 50% ± 5. Sau đó chế phẩm được sấy bằng
máy sấy bơm nhiệt ở nhiệt đợ 40oC (Hồng
Phương Hà, 2006).
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi
khuẩn nitrate hóa
Từ 5 mẫu nước thải và nước ngầm tại Phú
Đơ, Hồi Đức, Bách Khoa, Pháp Vân, Linh
Đàm. Hàm lượng amoni của các mẫu nước
thải khoảng 100 - 150 mg/l, và nước máy tại
một số hộ gia đình thuộc phường Bách Khoa
và Linh Đàm khoảng 20 - 30 mg/l. Trên môi
trường khoáng Winogradsky đã phân lập được
21 chủng vi khuẩn oxy hóa amoni và 17 chủng
vi khuẩn oxy hóa nitrit. Các chủng vi khuẩn
này đều có hoạt tính nitrate hóa nhưng chỉ có

4 chủng vi khuẩn PĐ58; PĐ60 (vi khuẩn oxy
hóa ammonia) và 2NM, 5NM (vi khuẩn oxy hóa
nitrit) được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp

theo do hoạt tính nitrate hóa của chúng cao hơn
các chủng còn lại.
3.2. Ảnh hưởng của nguồn cacbon
Bốn chủng vi khuẩn này được coi là vi khuẩn
tự dưỡng do sinh trưởng trên môi trường khoáng
vô cơ, sử dụng nguồn cacbon từ CaCO3 trong môi
trường nuôi cấy và nguồn nitơ được lấy từ quá
trình oxy hóa các hợp chất nitơ vô cơ (ammonia
và nitrite). Nhưng vì chúng sinh trưởng chậm
nên việc tìm kiếm một nguồn cacbon phù hợp
cho sinh trưởng của chúng là rất cần thiết nên
NaHCO3 được coi là nguồn cacbon vô cơ để so
sánh với CaCO3 (Hình 1). Kết quả nhận được từ
Hình 1 cho thấy, trong mơi trường chứa nguồn
cacbon là NaHCO3 tất cả các chủng vi khuẩn oxy
hóa amoni đều có khả năng sinh trưởng (biểu thị
sinh khối bằng hàm lượng protein) tốt hơn từ 1,5
đến 1,9 lần so với môi trường chứa CaCO3 sau
6-7 ngày nuôi cấy.

Hình 1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ NaHCO3 và CaCO3 đến sinh trưởng của vi khuẩn

Rất có thể trong môi trường dịch thể,
NaHCO3 là một chất dễ phân ly để tạo thành
CO2, nên vi khuẩn dễ dàng sử dụng hơn. Đặc
biệt, khi sử dụng muối bicarbonat thì pH trong
môi trường luôn giữ ở khoảng 7,5-7,8. Đây là
pH lý tưởng cho môi trường sống của vi khuẩn.
46

Một số tác giả trên thế giới như Campos et al.,
(1999); Ruiz et al., (2003) cho rằng, NaHCO3
được vi khuẩn sử dụng không những như một
nguồn cacbon vơ cơ cần thiết, mà cịn duy trì
pH kiềm thích hợp trong mơi trường ni của
vi khuẩn nitrat hóa. Do vậy, NaHCO3 được sử

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

dụng làm nguồn cacbon vô cơ cho nhóm vi
khuẩn nitrate hóa này.
Các chủng vi khuẩn này sử dụng nguồn
cacbon vô cơ cho sinh trưởng và lấy năng lượng
từ các quá trình chuyển hóa, nên chúng thuộc
nhóm vi khuẩn tự dưỡng, nhưng một số nghiên
cứu đã chứng minh nhóm vi khuẩn nitrate hóa
còn có thể sử dụng được một số nguồn cacbon
hữu cơ, chúng được coi là vi khuẩn tạp dưỡng
(Clark, 1966; Krummel, 1982; Norman, 2003).
Do vậy, các chủng vi khuẩn nghiên cứu PĐ58;
PĐ60, 2NM và 5NM cũng được nghiên cứu
khả năng sử dụng một số nguồn cacbon hữu cơ
như sucrose, glucose, lactose, acetate, citrate
và succinate. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy,
hai chủng PĐ58 và PĐ60 có thể sinh trưởng
bình thường trên các nguồn cacbon này, nhưng
một số nguồn carbon như sucarose, lactose và

succinate lại ức chế sinh trưởng của chủng 2NM,
5NM. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng, hai chủng vi
khuẩn PĐ58 và PĐ60 sinh trưởng tốt hơn trên
mơi trường có nguồn carbon vơ cơ NaHCO3 kết
hợp glucose, cịn hai chủng vi khuẩn 2NM và

5NM sinh trưởng tốt hơn trên môi trường chứa
NaHCO3 và acetate, tăng lên 1,35 lần và 1,2 lần
tương ứng nhưng hoạt tính của chúng lại giảm
đi khoảng 1,4 lần so với môi trường nuôi chỉ sử
dụng nguồn vô cơ (Hồng Phương Hà, 2006).
3.3. Ảnh hưởng của nờng đợ cơ chất,
nồng độ oxy hòa tan và chất mang
Trong thông báo trước đây (Hoàng
Phương Hà, 2015; 2006), nghiên cứu về ảnh
hưởng của một số điều kiện ngoại cảnh đến
sinh trưởng và hoạt tính nitrate hóa của một
số chủng vi khuẩn oxy hóa ammonia và oxy
hóa nitrite đã được đề cập, kết quả đã cho
thấy, các chủng vi khuẩn nitrate hóa nghiên
cứu thích nghi ở 28 - 30oC và pH 7,5 - 8.
Cơ chất hay chính là nguồn nitơ mà
nhóm vi khuẩn này sử dụng để chuyển hóa là
ammonia (đối với vi khuẩn oxy hóa ammonia)
hay nitrite (đối với vi khuẩn oxy hóa nitrite),
các nghiên cứu đã chỉ ra ở nồng độ từ 10-100
mgN/L các vi khuẩn lựa chọn đều sinh trưởng
tốt nhất so với các nồng độ khác từ 1-1000
mgN/L (Hình 2).

Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ nitơ

Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ
đến sinh trưởng của vi khuẩn nitrate hóa thì
Bhaskar và Charyulu (2005) cho rằng ở 30oC
cả Nitrosomonas và Nitrobacter đều sinh
trưởng tốt, khả năng sinh trưởng giảm đi đến
50% khi nhiệt độ môi trường là 20oC và 40oC.

Khi nghiên cứu về các cơ chất ảnh hưởng đến
sinh trưởng của nhóm vi khuẩn nitrate hóa thì
Yutaka Okano et al., (2004) thấy rằng, ở nồng
độ amoni từ 20 - 100mg/l (≈ 1,5 - 7,5 mM), các
tế bào của vi khuẩn oxy hóa amoni sau 7 ngày
ni cấy tăng từ 1,3x105 đến 66x106 tế bào/g

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

47


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

đất khơ. Nghiên cứu của Lisa et al.,(1988) cho
thấy, hoạt tính oxy hóa amoni của Nitrosomnas
europaea bị bất hoạt khi lượng nitrit tạo thành
trong môi trường nuôi cấy đạt từ 20 mM (≈267
mgN/l) trở lên. Hoạt tính oxy hóa nitrite của các
chủng vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter sẽ bị ức
chế khi hàm lượng nitrate hình thành trong mơi

trường đạt 30 - 60mM (khoảng 400-800 mgN/l).
Vi khuẩn nitrat hóa là vi khuẩn hiếu khí,
nên oxy rất cần thiết cho sự tồn tại của chúng.

Theo tính tốn dựa vào phương trình phản ứng
oxy hóa của q trình nitrat hóa thì lượng oxy
cần thiết để oxy hóa 1 mg N-NH4 là 3,43 mg và
oxy hóa 1 mg N-NO2 cần 1,14 mg oxy. Nồng độ
oxy hòa tan khơng những ảnh hưởng đến sinh
trưởng mà cịn ảnh hưởng lớn đến tốc độ nitrat
hóa của q trình. Các nghiên cứu ảnh hưởng
của nồng độ oxy đến tốc độ chuyển hóa các hợp
chất nitơ vô cơ trong hệ lọc chứa vi khuẩn tuyển
chọn đã được tiến hành.

Hình 3. Ảnh hưởng của oxy đến khả năng chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ

A. Hàm lượng amoni mất đi: ♦. NH4 (4-6
mg O2/l); . NH4 (2-3 mg O2/l);. NH4 (0,5-1
mg O2/l); x. NH4 (đối chứng 0 mg O2/l).
B. Hàm lượng nitrite và nitrate tạo thành:
+. NO2 (4-6 mg O2/l); ∆. NO2 (2-3 mg O2/l); .
NO2 (0,5-1 mg O2/l); . NO2 (đối chứng 0mg
O2/l ); º. NO3 (4-6 mg O2/l); •. NO3 (2-3 mg
O2/l); ο. NO3 (0,5-1 mg O2/l); -. NO3 (đối chứng
0mg O2/l).
Kết quả nhận được cho thấy, khi khơng có
oxy (bình đối chứng) khả năng chuyển hóa nitơ
với sự tham gia của nhóm vi khuẩn nitrat hóa lựa
chọn đã khơng xảy ra (Hình 3). Ở bình có hàm

lượng oxy 0,5-1 mg/l (bình 3) hoạt tính chuyển
hóa amoni của vi khuẩn đã xuất hiện nhưng thấp
hơn nhiều so với bình có hàm lượng oxy 2-3
mg/l (bình 2) và 4-6 mg O2/l (bình 1). Sau 5
giờ hoạt động của hệ nitrat hóa, lượng amoni ở
bình 3 chỉ giảm đi hơn 50% so với ban đầu, ở
bình 2 hàm lượng amoni đã giảm gần hết, trong
khi đó, hàm lượng amoni của bình 1 đã được vi

48

khuẩn nitrit hóa chuyển hóa hết sau 3 giờ. Hình
3 B biểu diễn sự tạo thành nitrate thơng qua việc
hình thành nitrit, hàm lượng nitrate của bình 1
lớn nhất so với bình 2 và 3. Ở bình đối chứng
lượng nitrate gần như bằng 0. Điều này chứng
tỏ quá trình nitrat hóa chỉ có thể xảy ra trong
điều kiện hiếu khí và nồng độ oxy hịa tan trên
4 mg/l là nồng độ thích hợp cho q trình nitrat
hóa xảy ra nhanh hơn. Như vậy, hàm lượng oxy
có ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ nitrat hóa
trong các hệ thống xử lý nước.
Chất mang hay chính là giá thể để vi khuẩn
bám dính, vi khuẩn nitrate hóa có khả năng tạo
biofilm ở mức độ cao nên chúng rất thích nghi
khi bám vào giá thể. Trong nghiên cứu này, sử
dụng chất mang là miếng mút và hạt sỏi nhẹ làm
giá thể bám dính của vi khuẩn, kết quả ở Bảng 1
cho thấy, khi có chất mang hoạt tính chuyển hóa
nitơ của các chủng vi khuẩn nghiên cứu cao hơn

từ 1,2 – 1,3 lần so với trạng thái lơ lửng.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Bảng 1. Ảnh hưởng của chất mang đến khả năng loại bỏ nitơ của 4 chủng vi khuẩn

Vi khuẩn oxy hóa amoni
(PĐ58; PĐ60)

Vi khuẩn oxy hóa nitrit
(2NM; 5NM)

N-NO2Lơ thí nghiệm N- NH4+ Hiệu suất
ban đầu oxy hóa N- tạo thành
(mg/l)
NH4+ (%)
(mg/l)

N-NO2ban đầu
(mg/l)

Hiệu suất
N-NO3oxy hóa
tạo thành
N-NO2 (%) (mg/l)

Đối chứng

(không chất
mang)

10

66 ± 0,3

6,2 ± 0,3

10

58 ± 0,2

5,5 ± 0,3

Hạt sỏi nhẹ

10

8 6 ± 0,7

8,2 ± 0,6

10

77 ± 0,5

6,88 ± 0,5

Miếng mút

10

79 ± 0,4

7,3 ± 0,7

10

69 ± 0,4

6,5 ± 0,5

Tóm lại qua tất cả các nghiên cứu đã chỉ
ra rằng, bốn chủng vi khuẩn lựa chọn PĐ58,
PĐ60, 2NM và 5NM có khả năng chuyển hóa
các hợp chất nitơ vô cơ (ammonia và nitrite),
sinh trưởng và hoạt tính chuyển hóa nitơ của
chúng tốt hơn khi sử dụng nguồn các bon vô
cơ là NaHCO3. Chúng có thể sinh trưởng được
trong môi trường có nguồn cacbon hữu cơ như
glucose và acetate nhưng hiệu quả nitrate hóa
của chúng lại bị giảm đi rõ rệt. Các chủng vi
khuẩn này sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 28±2oC,
pH 7,5-8. Nồng độ oxy hòa tan 4 mg O2/L trở
đi đạt hiệu quả cao trong quá trình nitrate hóa,
khi có chất mang khả năng loại bỏ các hợp chất
chứa nitơ của vi khuẩn cao hơn trên 1,2 lần so
với trạng thái lơ lửng. Các chủng vi khuẩn này
đã được xác định vị trí phân loại, chủng PĐ58

và PĐ60 thuộc chi Nitrosomonas, còn 2NM và
5NM tḥc chi Nitrobacter (Hồng Phương Hà,
2010).
3.4. Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học –
chế phẩm nitrate hóa
Dựa vào các tính chất sinh lý, sinh hóa của
4 chủng vi khuẩn lựa chọn, tiến hành các nghiên
cứu tạo chế phẩm sinh học để ứng dụng trong
xử lý nước bị ô nhiễm ammonia đặc biệt trong
nuôi trồng thủy sản.
Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi
cho thấy, 4 chủng vi khuẩn lựa chọn đều sinh
trưởng được trên môi trường chứa muối NaCl,
là thành phần chính trong nước biển. Bên cạnh

đó, 4 chủng vi kh̉n này hoàn toàn khơng đới
kháng nhau (Hồng Phương Hà, 2006). Đây là
những tính chất cực kỳ quan trọng trong nghiên
cứu tạo chế phẩm sinh học và có thể ứng dụng
được trong môi trường thủy sản nước lợ.
Vì vi khuẩn nitrate hóa thích nghi trong điều
kiện bám dính nên việc lựa chọn chất mang, phụ
gia và điều kiện lên men là cần thiết. Các nghiên
cứu của chúng tôi đã được tiến hành lên men
xốp trên nền chất mang là trấu và tro trấu, đây là
nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm và luôn sẵn
có tại Việt Nam. Các nghiên cứu cũng cho thấy,
khi sử dụng trấu và tro trấu làm giá thể cho quá
trình lên men xốp thì cả hai loại chất mang này
đều rất phù hợp, mật độ tế bào sau lên men đạt ≥

108 CFU/g và luôn ổn định sau 2 tháng theo rõi.
Hoạt tính nitrate hóa của 2 loại chế phẩm đều
tốt nhưng với chế phẩm tro có hoạt tính cao hơn
chế phẩm trấu, thời gian xử lý của hệ lọc chứa
chế phẩm tro luôn rút ngắn hơn khoảng 1/3 ÷
1/2 lần so với hệ lọc chứa chế phẩm trấu trong
cùng mợt điều kiện (Hồng Phương Hà, 2006).
Do vậy, với chất mang là tro sẽ là lựa chọn cho
nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa.
Với mục đích ứng dụng chế phẩm nghiên
cứu trong môi trường thủy sản nước lợ nên chế
phẩm nitrate hóa sau khi được hình thành một
lần nữa đã được kiểm tra mật độ tế bào cũng
như hoạt tính của chúng trong môi trường nước
lợ (Bảng 2 và Hình 4).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

49


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Bảng 2. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong môi trường chứa muối NaCl

Nồng độ muối NaCl
AOB
NOB
8
0‰

3x10
6x108
10‰
4x108
7x108
8
20‰
5x10
4x108
30‰
7x108
7x108
8
40‰
4x10
3x108
Chú thích. AOB: vi khuẩn oxy hóa ammonia; NOB: vi khuẩn oxy hóa nitrite

Hình 4. Hoạt tính của chế phẩm trong mơi trường chứa muối NaCl
Kết quả nhận được từ Bảng 2 và Hình 4 cho
Chế phẩm cũng đã được theo dõi, đánh giá
thấy, các chủng vi khuẩn này có hoạt tính nitrate khả năng sinh tưởng và hoạt tính của chúng
hóa cao nhất ở nồng độ NaCl 20‰ và hoàn toàn trong 6 tháng. Kết quả chỉ ra ở Bảng 3 và Hình 5
thích nghi trong môi trường nước lợ.
Bảng 3. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong 6 tháng

Thời gian bảo quản (ngày)
30
60
90

120
150
180

AOB
60x109
54x109
25x109
22x109
20x108
18x108

NOB
71x109
58x109
25x109
22x109
10x109
11x108

Hình 5: Đánh giá hoạt tính của chế phẩm trong 6 tháng
50

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Kết quả nhận được từ Bảng 3 và Hình 5 cho
thấy, mật độ tế bào vi khuẩn trong chế phẩm vẫn

sinh trưởng tốt và đạt ≥ 108 CFU/g sau 180 ngày
(6 tháng), hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm luôn
đảm bảo và hiệu suất loại bỏ amoni đạt trên 70%.
3.5. Thử nghiệm chế phẩm nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa
Chế phẩm đã được chúng tôi thử nghiệm trên
hệ lọc có dung tích 10 lít chứa 7 lít môi trường,
hàm lượng chế phẩm bổ sung là 1%, sau 2 ngày
quay vòng hệ lọc, tiến hành cho dòng chảy qua

với tốc độ 1 L/giờ, hàm lượng ammonia đầu vào
là 10 mg N/L, thí nghiệm được theo dõi trong 5
giờ, hiệu suất xử lý ammonia trung bình trong 5
giờ là 92,6 % (Hồng Phương Hà, 2006)).
Như vậy chế phẩm nghiên cứu đã được thử
nghiệm có hiệu quả trong phòng thí nghiệm, chế
phẩm này cũng đã được ứng dụng ngoài thực
tế tại một số địa phương nuôi tôm nước lợ như
Thanh Hóa, Quảng Ninh và Sóc Trăng. Kết quả
thử nghiệm trong suốt một vụ tơm (72 ngày) trên
diện tích 4000m2 tại Trung tâm ni trồng thủy
sản Sóc Trăng được thể hiện ở Hình 6 và Hình 7.

Hình 6. Sử dụng chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu trong 72 ngày nuôi tôm (1 vụ)

Hình 7. Hàm lượng TAN đo được trong 72 ngày

Như vậy, sau 72 ngày sử dụng chế phẩm
nitrate hóa có kết hợp với chế phẩm khử sulfide
đã cho thấy hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm

nitrate hóa sớ lượng chế phẩm nitrate hóa bổ
sung vào ao nuôi tôm tùy thuộc vào từng thời
điểm tôm sinh trưởng, tổng lượng chế phẩm sử
dụng là 80 kg.
Hàm lượng ammonia tổng số (TAN) cao

nhất chỉ đạt 2mg/L, tính theo nhiệt độ và pH thì
hàm lượng NH3 luôn nhỏ hơn 0,1 mg/L, tỷ lệ
chết của tôm chỉ đạt 1% nên chế phẩm rất hiệu
quả trong nuôi tơm thương phẩm. Đây là một
kết quả có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu
khoa học cũng như ứng dụng ngoài thực tiễn.
Chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu cũng được
so sánh với mợt chế phẩm ngoài hiện trường

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

51


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Pondlus (sản phẩm cải tạo môi trường) của hãng
novozyme-Trung Quốc có tính năng tương tự.
Vì chế phẩm Pondplus có ghi các thành phần
vi sinh vật tham gia là vi khuẩn dị dưỡng thuộc
chi Bacillus, mà nhóm vi khuẩn nghiên cứu lại
là vi khuẩn tự dưỡng, nên khi so sánh chúng

tôi vẫn tiến hành phân lập các chủng vi khuẩn

trên môi trường khoáng đặc trưng cho nhóm vi
khuẩn nitrate hóa. Sau khi phát hiện có vi khuẩn
sinh trưởng và có hoạt tính nitrate hóa trên môi
trường này mới tiến hành so sánh, các kết quả so
sánh được chỉ ra ở bảng 4.

Bảng 4. So sánh một số đặc tính của hai chế phẩm Nitrate hóa và Pond plus

Đặc tính
Vi khuẩn

Chế phẩm nitrate hóa
Vi khuẩn tự dưỡng thuộc chi
Nitrosomonas và Nitrobacter
108 - 109
70

Mật độ tế bào (CFU/g)
Hiệu quả xử lý ammonia (%)
Liều lượng
Liều lượng sử dụng/vụ (1000 m3) 15- 20 (kg)
Giá thành
500.000 đ/1kg
So sánh chế phẩm nghiên cứu và chế phẩm
PondPlus cho thấy, mật độ tế bào và hoạt tính
nitrate hóa của chế phẩm nghiên cứu cao hơn,
liều lượng sử dụng là tương đương nhưng giá của
chế phẩm PondPlus ngoài hiện trường cao hơn
khoảng 2,8 lần, như vậy sản phẩm nghiên cứu
trong nước có tính năng tương tự đã rẻ hơn rất

nhiều so với giá của chế phẩm nhập ngoại nên nó
có thể cạnh tranh được. Hy vọng chế phẩm nitrate
hóa tạo ra bởi nghiên cứu này sẽ là một trong
những sản phẩm thương mại có triển vọng rộng
trong cải tạo môi trường NTTS tại Việt Nam.
IV. KẾT LUẬN
Tính chất sinh lý, sinh hóa: Bốn chủng
vi khuẩn nitrate hóa PĐ58, PĐ60 (tḥc chi
Nitrosomanas), 2NM và 5NM (thuộc chi
Nitrobacter) sinh trưởng tốt hơn trên môi
trường khoáng cơ sở có nguồn cacbon vô cơ
là NaHCO3 so với CaCO3; các chủng vi khuẩn
này có thể sinh trưởng được trên môi trường
chứa nguồn cacbon hữu cơ như glucose, acetate
nhưng hoạt tính nitrate hóa của chúng lại giảm
đi 1,2 lần; sinh trưởng thích hợp ở 28 - 30oC,
pH 7,5 - 8, nồng độ các hợp chất chứa nitrogen
N-NH4 hoặc N-NO2 từ 10 - 100 mgN/l. Hiệu
suất chuyển hóa nitơ cao khi nồng độ oxy hòa
tan từ 4 mg O2/L, khi có chất mang khả năng
loại bỏ các hợp chất chứa nitơ của vi khuẩn cao
hơn 1,2 lần so với trạng thái lơ lửng.
52

Chế phẩm Pond plus
Vi khuẩn dị dưỡng thuộc chi
Bacillus
107
60
10-15 (kg) (ghi trên bao bì)

1.381.000 đ/kg

Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa: Sử
dụng chất mang là trấu và tro trấu cho quá trình
lên men xốp của vi khuẩn nitrate hóa đều phù
hợp nhưng hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm sử
dụng tro trấu cao hơn, rút ngắn thời gian xử lý
ammonia từ 1/3 đến 1/2 lần. Các vi khuẩn nitrate
hóa trong chế phẩm có thể sinh trưởng và có hoạt
tính tốt trong môi trường chứa NaCl từ 10‰ 40‰, hoạt tính tốt nhất ở nồng độ NaCl 20‰.
Mật độ vi khuẩn nitrate hóa luôn đạt cao hơn 108
CFU/g và hiệu suất xử lý nitơ trong chế phẩm ổn
định vẫn đạt trên 70% sau 6 tháng khảo sát.
Ứng dụng chế phẩm: Chế phẩm đã được
thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hiệu suất
xử lý ammonia trung bình trong 5 giờ là 92,6 %
trên hệ lọc có dung tích 10 lít. Đã thử nghiệm chế
phẩm nghiên cứu tại Trung tâm nuôi trồng thủy
sản tỉnh Sóc Trăng, chế phẩm đạt hiệu quả xử
lý các hợp chất nitơ cao, hàm lượng NH3 ≤ 0,1
mgN/L luôn đạt dưới ngưỡng qui định theo qui
chuẩn Việt Nam. So sánh chế phẩm nghiên cứu
với chế phẩm PondPlus có tính năng tương tự,
chế phẩm nghiên cứu có hoạt tính nitrate hóa
tương đương so với chế phẩm ngồi hiện trường
nhưng giá thành rẻ hơn 2,8 lần
LỜI CẢM ƠN: Các thí nghiệm được tiến
hành bằng nguồn kinh phí từ các đề tài cơ sở
thuộc Viện CNSH, VAST “Nghiên cứu sản xuất
chế phẩm nitrate hóa xử lý mơi trường ni

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

thủy sản”. Sử dụng trang thiết bị của Phịng thí
nghiệm Trọng điểm Cơng nghệ Gen, Viện Công
nghệ sinh học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Hoàng Phương Hà, Đỗ Thị Liên và Nguyễn Thị
Luân, 2015. Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate
hóa để xử lý nước bị ô nhiễm ammonia. Tạp chí
Công nghệ sinh học 2-15: 13(3) 973-981
Hoàng Phương Hà, Trần Văn Nhị và Nguyễn thị
Kim Cúc 2010. Một số tính chất sinh học của
bốn chủng vi khuẩn nitrate hóa phân lập tại Hà
Nội. Tạp chí Cơng nghệ Sinh học 2015: 8(2)
241-245.
Hồng Phương Hà, Nguyễn thị Kim Cúc và Trần
Văn Nhị, 2006. Nghiên cứu đặc điểm sinh học
của mơt só chủng vi khuẩn nitrate hố phân lập
từ nguồn nước ngầm nhiễm ammonia ở Hà Nội.
Tạp chí Cơng nghệ Sinh học 2006: 4(3) 371377.
Ngũn Lân Dũng dịch,1983. Thực tập vi sinh vật
học. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp,
Hà Nội 1983: 75-79
Thu Hiền (27/12/2015). Ngành Thủy sản tổng kết
công tác năm 2015. Tổng cục thủy sản.

Tổng quan ngành Thủy sản Việt Nam. Hiệp hội chế
biến và xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP)
Tài liệu tiếng Anh
Alcaraz, G., Chiappa-carrara, X., Espinoza, V.,
Vanegas, C., 1999. Acute toxicity of ammonia
and nitrite to white shrimp Penaeus setfféms
post larvae. J .World Aquacult. Soc. 30: 90-97.
Bhaskar, K.V., Charyulu, P.B.B.N., 2005. Effect
of environmental factors on nitrifying bacteria
isolated from the rhizosphere of Setaria italica
(L.) Beauv. Afric J Biotechnol 4 (10): 1145-1146.
Bradford, M.M., 1976. A Rapid and Sensitive
Method for the Quantitation of Microgram
Quantities of Protein Utilizing the Principle of
Dye Binding. Analyti. Biochem. 72: 248–254.
Brochier-Armanet, C., Boussau, B., Gribaldo,
S., and Forterre, P. 2008. Mesophilic
Crenarchaeota: proposal for a third archaeal
phylum, the Thaumarchaeota. Nature Rev.
Microbiol. 6, 245–252.
Campos, J.L., et al., 1999. Nitrification at high
ammonia loading rates in an activated sludge
unit, Biores. Technol. 68: 141-148.

Cheng, S.Y., Chen, J.C., 1995. Hemolymph
oxygen content, oxyhemocyanin, protein levels
and ammonia excretion in the shrimp Penaeus
monodon exposed to ambient nitrite. Comp.
Physiol.B. 164, 530-535.
Clark, C., and Schmidt, E.L., 1966. Effect of mixed

culture on Nitrosomonas simulated by uptake
and utilization of pyruvate. J. Bacteriol. 91:
367–373.
David, D.K., David, J.D., 2011. Nitrifier product
improves nitrification in RAS. Global
aquaculture advocate
Franson, M.A.H., 1995. Standard methods for the
examiation of water and wastewater, Publication
Office American Public Health AssociationWashington, DC 20005, 19th Ed: 225-227; 240243; 461-464.
Houzeau, A. 1872. Faits pour servir a l’histoire de la
nitrification, composition des terreaux de tantah
(basse-egypte). Ann. Chim. Phys. 25, 161–167.
Koop, H.P., Pulkho, U., Rőel, A.P., Timmermann,
G. and Wagner, M., 2006, The Lithoautotrophic
Ammonia-Oxidizing
Bacteria.
In
The
Prokaryotes, A handbook on the biology of
bacteria: Proteobacteria: alpha and Beta
Subclasses. Martin, D. (Editor-in-Chief),
Stanley F., Eugene R., Karl-Heinz S., Erko S.
(eds), Third edition, Vo. 5: 778-811.
Krummel, A., and Harms, H., 1982. Effect of
organic matter on growth and cell yield of
ammonia oxidizing bacteria. Arch. Microbiol.
133: 50-54.
Lisa, Y. S., and Daniel, J. A., 1988. Loss of Ammonia
Monooxygenase Activity in Nitrosomonas
europaea upon Exposure to Nitrit. Appl.

Environ. Microbiol. 64(10): 4098–4102.
Liu, C.H., Chen, J.C., 2004. Effect of ammonia
on the immune response of white shrimp
Litopenaeus vannamei and its suscetibility to
Vib/1’0 alginolyticus. Fish. Shellfish. lmmunol.
16, 321-334.
Martins, C.I.M., Eding, E.H., Verdegem, M.C.J.,
Heinsbroek, L.T.N., Schneider, O., Blancheton,
J.P., Roque d’Orbcastel, E., Verreth, J.A.J.,
2010. New developments in recirculating
aquaculture systems in Europe: A perspective
on environmental sustainability. Aquacul Eng
43(3) 83-93.
Norman, G.H., Sayavedra-Soto, L,A., and Arp,

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017

53


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

D.J., 2003. Chemolithoorganotrophic Growth
of Nitrosomonas europaea on Fructose. J.
Bacteriol. 185(23): 6809-6814.
Ostrensky, A., Wasielesky, Jr.W., 1995. Acute
toxicity of ammonia to various life stages of
sao paulo shrimp, Penaeus paulensis PerezFarfate,l967. Aquaculture 132, 339-347.
Ruiz, G., Jeison, D. and Chamy, R., 2003.
Nitrification with high nitrit accumulation for

the treatment of wastewater with high ammonia
concentration. Appl. Environ. Microbiol. 37:
1371-1377.
Slil, S., Bruce, E.R., 2007. Diversity study of
nitrifying bacteria in full-scale municipal
wastewater treatment plants. Water Res 41(5):
1110-1120.

Watson, S.W., Bock, E., Harms, H., Koops, H.,
and Hooper, A.B. (1989), Nitrifying bacteria.
In Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology
Staley, J.T., Bryant, P.M., Pfennig, N.P., Holt,
G.J. (eds), Williams & Wilkins, Batimore. pp.
1808-1834.
Winogradsky, S., 1890. Recherches sur les
organismes de la nitrification. Ann. Inst. Pasteur
4, 213–331.
Yutaka, O., Krassimira, R.H., Christian, M.L.,
Louise, E.J., Denison, F.R., Binyam, G.,
David, L., Kate, M.S., 2004. Application of
Real-Time PCR To Study Effects of Ammonia
on Population Size of Ammonia-Oxidizing
Bacteria in Soil. Appl. Environ. Microbiol.
70(2):1008-1016.

NITRIFYING BACTERIA AND APPLICATION IN AQUACULTURE
Hoang Phuong Ha1*, Do Thi To Uyen1, Do Thi Lien1, Cung Thi Ngoc Mai1, Vu Ngoc Huy1,
Nguyen Hong Thu1, Le Loi2, Le Thi Nhi Cong1

ABSTRACT

Nitrifying bacteria play a significant role in nitrification process that is the transformation of ammonia to nitrate via nitrite formation. They are known as two groups of autotrophic bacteria: ammonia
oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB). The isolation and cultivation by
traditional methods of nitrifying bacteria are quite problematic due to their slow growth rate, therefore suitable medium and suitable cultivation conditions are essential. In this review, we present an
overview of our research on nitrifying bacteria with suitable conditions for growth and nitrification
activity (such as carbon source, temperature, pH, substrate, carrier ...). Some typical strains were
selected to determine their taxonomies by 16S rRNA gene sequencing, which showed that they belong to Nitrosomonas and Nitrobacter genera. These bacteria were used for preparation of probiotic
product for treatment of ammonia polluted aquaculture water. This nitrification probiotic product
has shown a conversion efficiency of 95 % ammonia in a biofilter system in the laboratory, and was
successfully applied in the aquaculture ponds of Thanh Hoa and Soc Trang provinces. Total ammonia nitrogen (TAN) was estimated as ≤ 0.1 mg/L when using this nitrification probiotic product.
Keywords: nitrification product, aquaculture, autotrophic bacteria, ammonia oxidizing bacteria,
nitrite oxidizing bacteria.

Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh
Ngày nhận bài: 25/11/2016
Ngày thông qua phản biện: 13/12/2016
Ngày duyệt đăng: 05/01/2017

Institute of Biotechnology, Vietnam Academy of Science and Technology.
Son La College.
*
Email:
1
2

54

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017