Đang tải... (xem toàn văn)
Kỹ Thuật - Công Nghệ - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công nghệ thông tin 1 THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC HUẾ 1. TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn quang dưỡng từ vùng ven biển Thừa Thiên Huế để xử lý nước ao nuôi thuỷ sản 2. MÃ SỐ 3. LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Tự nhiên Xã hội Nông nghiệpX Kỹ thuật Công nghệ Nhân văn Y dược 4. LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU Cơ bản Ứng dụng Triển khai X 5. THỜI GIAN THỰC HIỆN: 24 tháng Từ tháng 1 năm 2023 đến tháng 12 năm 2024 6. CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI Tên cơ quan: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Họ tên thủ trưởng CQ chủ trì đề tài: PGS. TS. Võ Thanh Tùng Địa chỉ: 77 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế Điện thoại: 0234 3823290 Fax: 0234 3824901 E-mail: 7. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ và tên: Trƣơng Quý Tùng Năm sinh: Chức danh, học vị: TS- GVC Địa chỉ: 135 Chu Văn An, TP. Huế Điện thoại: 0918913368 E-mail: truongquytunghueuni.edu.vn, truongquytungyahoo.com 8. NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI TT Họ và tên Đơn vị công tác, lĩnh vực chuyên môn Nội dung nghiên cứu đƣợc giao Chữ ký 1 Trương Quý Tùng Khoa Môi trường, trường ĐHKH, ĐHH-Hóa học, Kỹ thuật Môi trường Xây dựng thuyết minh, Thiết kế thí nghiệm, Phân tích số liệu, viết báo cáo, bài báo 2 Lê Văn Tuấn Khoa Môi trường, trường ĐHKH, ĐHH-Hóa học, Kỹ thuật Môi trường Xây dựng thuyết minh, Lấy mẫu; lắp đặt thí nghiệm và thử nghiệm vi khuẩn Rhodopseudomonas xử lý nước thải 3 Nguyễn Thị Thu Liên Viện NC và UD KHCN, trường ĐHKH, ĐHH- Công nghệ Sinh học Xây dựng thuyết minh, Thiết kế thí nghiệm và tham gia phân lập, phân loại VKQH, Phân tích BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ 2 số liệu, viết báo cáo, bài báo 4 Đặng Thị Thanh Lộc Khoa Môi trường, trường ĐHKH, ĐHH-Kỹ thuật Môi trường Lấy mẫu; phân lập các chủng vi khuẩn quang dưỡng Rhodopseudomonas sp. 5 Ngô Thị Bảo Châu Khoa Sinh học, trường ĐHKH, ĐHH-Sinh học Phân lập các chủng vi khuẩn quang hợp Rhodopseudomonas sp., Tuyển chọn chủng Rhodopseudomonas sp có khả năng xử lý tốt các chất hữu cơ, dinh dưỡng. 6 Tề Minh Sơn Khoa Môi trường, trường ĐHKH, ĐHH-Kỹ thuật Môi trườngg Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng hiệu quả thử nghiệm vi khuẩn Rhodopseudomonas sp. 7 Lê Thị Phương Chi Khoa Môi trường, trường ĐHKH, ĐHH-Học viên cao học, Kỹ thuật Môi trường Lấy mẫu; lắp đặt thí nghiệm và thử nghiệm vi khuẩn Rhodopseudomonas sp xử lý nước thải 9. ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị trong và ngoài nƣớc Nội dung nghiên cứu phối hợp Họ và tên ngƣời đại diện 10. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 10.1. Trên thế giới (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trên thế giới, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan) Nuôi trồng thuỷ sản Nuôi trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào thu nhập quốc dân ở nhiều quốc gia (Roslina, 2018). Ngành nuôi trồng thủy sản chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng GDP. Phần lớn cung cấp cho nhu cầu địa phương các mặt hàng thủy sản và xuất khẩu các mặt hàng có giá trị (FAO, 2016). Ngành nuôi trồng thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước làm nguyên liệu sản xuất chính. Nuôi trồng thủy sản phát triển kéo theo lượng nước tiêu thụ càng nhiều và tạo ra một lượng lớn nước thải. Nước thải từ nuôi trồng thủy sản có đặc điểm là nồng độ cao với các thông số chất lượng nước như nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), protein, nitơ (N) và phốt pho (P) (Huang và cộng sự, 2018 ). Trong nuôi thâm canh thủy sản, lượng thức ăn dư thừa và chất hữu cơ thải ra môi trường là rất lớn. Các hợp chất hữu cơ này kích thích sự phát triển của vi sinh vật, gây ô nhiễm ao nuôi, làm mất cân bằng hệ sinh thái (Arulampalam et al., 1998). Mặt khác, trong quá trình phân hủy không triệt để, các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí sản sinh ra các chất độc như sulfide, ammonia, methane… làm giảm chất lượng nước, tăng stress và tăng khả năng nhiễm bệnh, tôm cá còi cọc, tỉ lệ chết tăng cao (Rengpiral et al., 1998). Trong các nổ lực tìm kiếm chế phẩm sinh học để góp phần xử lý môi trường ao nuôi thủy sản, vi khuẩn quang dưỡng (phototrophic bacteria) là nhóm sinh vật đầy hứa hẹn. Vi khuẩn quang dƣỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria - PPB) Vi khuẩn quang dưỡng (PB) là nhóm vi sinh vật tiền nhân quang dưỡng đa dạng và được chia 3 thành hai nhóm: vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy và vi khuẩn quang dưỡng oxy (Willey và cộng sự, 2008). Vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy (yếm khí hay kị khí, anoxygenic) được chia thành hai nhóm là vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria – PPB) và vi khuẩn quang dưỡng màu xanh lá cây (Green Phototrophic Bacteria – GPB) (Imhoff và cộng sự, 2005). Những vi khuẩn này là Gram âm, với nhiều hình dạng tế bào khác nhau như hình cầu, hình que, hình trứng và hình xoắn ốc. Khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như đỏ tía, nâu cam, nâu hoặc xanh lục. Hầu hết các vi khuẩn này đều sinh sản bằng cách phân đôi, tuy nhiên một số chi có sinh sản theo kiểu nảy chồi (Imhoff et al., 1984). Vi khuẩn quang dưỡng yếm khí có cách quang hợp khác với vi tảo xanh lam (vi khuẩn lam) và thực vật vì chúng sử dụng hydro sulfua (H2S) và các hợp chất lưu huỳnh khử hoặc các hợp chất hữu cơ như malate, acetate, pyruvate làm chất cho điện tử; do đó không tạo ra oxy trong quá trình quang dưỡng (Thatoi và cộng sự, 2013). PPB bao gồm vi khuẩn lưu huỳnh màu tím (purple sulfur bacteria - PSB) và vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím (purple non‑ sulfur bacteria – PNSB), thường tồn tại trong cùng môi trường. Trong số các loại vi khuẩn quang dưỡng, PNSB được tập trung nghiên cứu nhiều do có màu sắc tím điển hình, khả năng xử lý môi trường tốt, tiêu thụ hợp chất hữu cơ trong các điều kiện thiếu oxy. Sinh khối của chúng còn được sử dụng để sản xuất các họp chất có hoạt tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản (Capson-Tojo et al., 2020). Vi khuẩn không lƣu huỳnh màu tím (Purple non-sulfur bacteria - PNSB) Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím cũng được chia thành hai nhóm là α- Proteobacteria và β- Proteobacteria (Imhoff et al., 2005). Những vi khuẩn này phát triển trong điều kiện kỵ khí có ánh sáng được gọi là sinh trưởng quang dưỡng bằng cách sử dụng chất hữu cơ làm nguồn carbon và các phân tử khử như sulfua ở mức thấp, hydro và chất hữu cơ là chất cho điện tử của chúng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể phát triển trong điều kiện hiếu khí hoặc vi hiếu khí-tối như sinh trưởng hóa học bằng cách sử dụng chất hữu cơ như rượu, axit béo làm chất cho điện tử và nguồn carbon. Một số thành viên trong nhóm vi khuẩn quang dưỡng này có thể sử dụng hydro sunfua hoặc thiosulfat làm chất cho điện tử trong quá trình quang tổng hợp nhưng không thể sử dụng lưu huỳnh làm chất cho điện tử và không thể tích lũy lưu huỳnh bên trong tế bào (Imhoff và cộng sự, 2005). PNSB có nhiều hình dạng tế bào như hình que, hình cầu hoặc hình xoắn ốc với các màu sắc khác nhau bao gồm màu nâu cam đến màu tím đỏ và chủ yếu chứa vi khuẩn chlorophyll-a và carotenoids làm sắc tố quang hợp (Kiriratnikom, 2006). Các thành viên của nhóm này có thể kể đến là Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodocyclus và Rubrivivax. Trong số các chi này, Rhodopseudomonas là chi phổ biến rộng rãi và được nhiều quan tâm nghiên cứu ứng dụng. Ứng dụng của vi khuẩn quang dƣỡng màu tím (PPB) Sử dụng PPB để kiểm soát chất lượng nước và xử lý nước thải PPB được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải do khả năng hấp thụ các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng … chuyển đổi thành sinh khối. Về mặt tự nhiên, chúng được tìm thấy phổ biến rộng rãi trong các môi trường sống ở nước giàu chất dinh dưỡng như nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản hoặc các khu nuôi trồng thủy sản…. PPB là sinh vật hấp dẫn được sử dụng để duy trì chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản tôm, do vậy chúng thường tìm thấy trong các ao tôm (Azad et al., 2002) với mức độ cao của NH3, NO2- và NO3- độc hại đối với tôm. Trong môi trường nước nuôi tôm, chúng cần được kiểm soát dưới mức chấp nhận được để không ảnh hưởng có hại đến tăng trưởng tôm. Ngoài việc sử dụng trực tiếp chế phẩm vi khuẩn quang hợp để làm sạch nước ao nuôi, chúng còn được sử dụng kết hợp với các loại thủy sinh khác để loại bỏ P, N, COD, NH3, NO3- và NO2- từ nước thải nuôi tôm (Luo et al., 2012). PPB cũng đã được biết đến với khả năng loại nitrite của nước thải chăn nuôi gia súc và COD từ nước thải hỗn hợp (Anpi et al., 2017; Stefania et al., 2017). Những nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng những loài Rhodopseudomonas là ứng cử viên hứa hẹn để loại bỏ nitrite từ các loại nước thải này với hiệu quả lên đến 99,75. Kim et al. (2004) đã nghiên cứu xử lý nước thải trong nước thải chăn nuôi lợn bằng 4 Rhodopseudomonas palustris. Các đặc tính của nước thải chăn nuôi lợn chứa 18.700 mgl COD và nồng độ chất dinh dưỡng (N và P) cao đã làm ô nhiễm nghiêm trọng cho các thủy vực. Hơn nữa, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) góp phần tạo ra mùi hôi nặng trong quá trình lưu giữ và xử lý. Sử dụng Rhodopseudomonas palustris trong điều kiện ánh sáng kỵ khí trong 7 ngày làm giảm 50 COD, 58 phốt phát và loại bỏ mùi hôi khó chịu. Lu và cs. (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides để xử lý nước thải làm đậu nành dưới điều kiện kị khí có ánh sáng có thể làm giảm 40 tổng ni tơ (TN) và 95 COD. Trong khi, Madukasi et al. (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides làm giảm 90 COD trong nước thải. Luo et al. (2012) đã nghiên cứu về việc sử dụng PPB để xử lý nước thải từ nuôi tôm. Bổ sung sinh khối Rhodopseudomonas palustris ở các nồng độ khác nhau; 1.0x106, 2.0x106, 4.0x106 , 5.0 X106 và 8.0x106 CFU ml vào nước thải trong 4 ngày. Kết quả cho thấy rằng ở nồng độ 4.0x106 và 8,0x106 CFU mL-1 tạo ra hiệu quả nhất trong việc giảm các chất dinh dưỡng: Tổng phốt phát (TP), Tổng ni tơ (TN) và COD, đặc biệt là ở nồng độ 4,0 x 106 CFU mL-1 giảm amoniac lên tới 65,3. Đối với nước thải mặn, việc loại bỏ sinh học các chất hữu cơ, nitơ, photpho thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi xử lý nước thải mặn giàu sulfat có thể gây ra tác động xấu đến các hoạt động sinh học, vận hành và vấn đề an toàn, do độc tính của H2S. Việc sử dụng PPB có hiệu quả khi thử nghiệm để xử lý nước thải sinh hoạt có độ mặn cao (NaCl). Điều này đã mở ra khả năng ứng dựng của PPB trong xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nước mặn (Hülsen et al., 2019). Sử dụng PPB làm nguồn cho enzyme tiêu hóa Oda et al. (2004) đã nghiên cứu trên Rubrivivax gelatinosus (KDDS1) đối với khả năng sinh enzyme proteinase bằng cách thử nghiệm trong môi trường malate glutamate (GM) có chứa 1 casein trong điều kiện ánh sáng iếm khí và đã chỉ ra rằng enzyme này là một loại proteinase thuộc nhóm serine với trọng lượng phân tử 32.5 kDa và hoạt động tốt nhất ở pH 9,6 ở 45○C. Munjam et al. (2005) đã nghiên cứu trên 4 loài PNSB (Rhodopseudomonas palustris, Rhodobacter sphaeroides, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodocyclus tenuis) về khả năng sinh lipase, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodobacter sphaeroides là nguồn sinh lipase rất tốt, trong khi Rhodopseudomonas palustris và Rhodocyclus tenuis nghèo trong bài tiết lipase. Rhodobacter capsulatus KU002 và Rhodopseudomonas acidophila KU001 được phân lập từ nước thải công nghiệp chế biến da (Merugu et al., 2010). Cả 2 loài PNSB có thể tạo ra các enzyme sau: cellulase, hemicellulase, amylase, protease và lipase. Sử dụng PPB làm protein đơn bào (single cell protein - SCP) PPB đã được ứng dụng để xử lý nước thải, giúp loại bỏ đồng thời các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho từ các loại nước thải khác nhau. Quá trình loại bỏ không oxy hóa thông qua đồng hóa sinh học cho phép chuyển các thành phần hòa tan (như COD hòa tan, NH4 + -N và PO43 - P) thành sinh khối PPB dạng rắn có thể được thu hồi. Sinh khối PPB được đặc trưng bởi hàm lượng protein thô (Crucial Protein) cao vào khoảng 60 trọng lượng khô (DW), và chứa các hàm lượng khác nhau của carotenoid, BChls, vitamin và polyhydroxyalkanoat (PHAs). Điều này làm cho sinh khối của PPB và các thành phần của nó trở thành các sản phẩm tiềm năng: nguồn SCP có thể sử dụng như chất phụ gia thức ăn chăn nuôi và thành phần khối lượng lớn trong nuôi trồng thủy sản (Hülsen et al., 2022). Getha et al. (1998) đã sử dụng Rhodopseudomonas palustris làm thức ăn bổ sung cho tôm. Thành phần hóa học của tế bào cho thấy protein cao lên tới 53. Nó đã được chọn để thử nghiệm với ấu trùng tôm và kết quả thử nghiệm cho thấy ấu trùng tôm có tỷ lệ sống sót trong khoảng 42-53 và kích thích tăng trưởng lên tới 78-88. Shapawi et al. (2012) đã ứng dụng Rhodovulum sp. như là một nguồn protein trong nuôi cá (Lates Calcarifer) bằng cách trộn tế bào khô của sinh khối vi khuẩn vào thức ăn biển công thức thương mại. Cá được nuôi bằng 0,3 Rhodovulum sp. có thể cải thiện sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và chuyển đổi thức ăn tốt hơn so với cá được nuôi bằng thức ăn kiểm soát. Vào cuối thí 5 nghiệm, tăng cân và tốc độ tăng trưởng (FCR) cụ thể của cá trong các nhóm điều trị cao hơn nhóm đối chứng. Thức ăn tôm hiệu quả nhất được tìm thấy ở cá được cho ăn sinh khối vi khuẩn 0,3 cho thấy FCR là 1,95 và 86,7 tỷ lệ sống. Delamare-Deboutteville và cs (2019) cũng đã chứng minh rằng PPB có thể thay thế bột cá trong chế độ ăn của cá Vượt. Tài liệu tham khảo 1. Anpi Y, Guangming Z, GuangY, Hangyao W, Fan M, Hong CW and Meng P, (2017) Denitrification of aging biogas slurry from livestock farm by photosynthetic bacteria . Bioresource Technology, 232: 408–411. 2. Arulampalam P., Yusoff FM., Shariff M., Law AT., Srinivasa Rao PS. (1998) Water quality and bacterial populations in a tropical marine cage culture farm . Aquaculture Research, 29: 617- 624. 3. Azad, S.A. (2002) Phototrophic bacteria as feed supplement for rearing Penaeus monodon larvae. Journal of the World Aquaculture Society 33(2): 158-168. 4. Capson-Tojo, G., Batstone, D.J., Grassino, M., Vlaeminck, S.E., Puyol, D., Verstraete, W., Kleerebezem, R., Oehmen, A., Ghimire, A., Pikaar, I., Lema, J.M., Hülsen, T., (2020) Purple phototrophic bacteria for resource recovery: challenges and opportunities . Biotechnol. Adv. 43, 107567. https:doi.org10.1016j.biotechadv.2020.107567. 5. Delamare-Deboutteville J. Batstone D.J., Stegman S., Salini M., Tabrett S., Smullen R., Barnes A.C., Hülsen T. (2019) Mixed culture purple phototrophic bacteria is an effective fishmeal replacement in aquaculture. Water Research X 4(6): 100031. 6. FAO (2016). The state of world fisheries and aquaculture. Contributing to food security and nutrition for all. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2016. 7. Getha, K., Chong, V.C. and Vikineswary, S. (1998) Potential use of the phototrophic bacterium, Rhodopseudomonas palustris, as an aquaculture feed. Asian Fisheries Science, 10: 223-232. 8. Huang, L., Li, M., Ngo, H.H., Guo, W., Xu, W., Du, B., Wei, Q., Wei, D. (2018) Spectroscopic 343 characteristics of dissolved organic matter from aquaculture wastewater and its interaction mechanism to chlorinated phenol compound. J. Mol. Liq. 263: 422–427. 9. Hülsen T., Barnes A. C., Batstone D.J. and Tojo G. C. (2022) Creating value from purple phototrophic bacteria via single-cell protein production . Current Opinion in Biotechnology, 76:102726. 10. HülsenT., Damien K., J. Batstone (2019) Saline wastewater treatment with purple phototrophic bacteria. Water Research, 160: 259-267. 11. Imhoff, J. F., Truper, H. G. and Pfennig, N. (1984) Rearrangment of the species and genera of phototrophic purple nonsulfur bacteria . International Journal of Systematic Bacteriology, 34(3): 340-343. 12. Imhoff, J.F., Hiralshi, A. and Suling, J. (2005) Anoxygenic phototrophic purple bacteria. In Bergey’s manual of systematic bacteriology. (2 nd ed). Springer, USA:119-132. 13. Kim, M.K., Choi, K.M., Yin, C.R., Lee, K.Y., Im, W.T., Lim, J.H. and Lee, S.T. (2004) Odorous swine wastewater treatment by purple non-sulfur bacteria, Rhodopseudomonas palustris, isolated from eutrophicated ponds. Biotechnology Letters, 26: 819-822. 14. Kiriratnikom, S. (2006) Evaluation of possible application of photosynthetic bacteria in black tiger shrimp (Penaeus monodon). Ph. D. Prince of Songkla University. 15. Lu, H, Zhang, G., Wan, T and Lu, Y. (2011) Influences of light and oxygen conditions on photosynthesis bacteria macromolecule degradation: Different metabolic pathways . Bioresource Technology, 102: 9503-9508. 16. Luo, W., Deng, X., Zeng, W. and Zheng, D. (2012) Treatment of wastewater from shrimp farms using a combination of fish, photosynthetic bacteria, and vegetation . Desalination and Water Treatment, 47: 221-227. 17. Madukasi, E.I., Chunhua, H. and Zhang, G. (2011) Isolation and application of a wild strain photosynthetic bacterium to environment waste management. International Journal of 6 Environmental Science and Technology, 8(3): 513- 522. 18. Merugu, R.C., Girisham, S. and Reddy, S.M. (2010) Extracellular enzyme of two Anoxygenic phototrophic bacteria isolated from leather industry effluents . The Bio-Chemistry: An Indian Journal, 4(2): 86-88. 19. Munjam, S., Girisham, S. and Reddy, S. M. (2005) Production of lipases by four anoxygenic purple non-sulfur phototrophic bacteria. Hindustan Antibiotics Bulletin, 47-48: 32-35. 20. Oda, K., Tanskul, S., Oyama, H. and Noparatnaraporn, N. (2004) Purification and Characterization of alkaline serine proteinase from photosynthetic bacterium, Rubrivivax gelatinosus KDDS1. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 63(3): 650-655. 21. Rengpiral S., Phianphak W., Piyatiratitivorakul S., Menasveta P. (1998) Effects of Probiotic bacterium on Black tiger shrimp penaeus monodon survival and growth . Aquaculture, 167: 301- 313. 22. Roslina, K., (2018) Contribution of brackish and freshwater aquaculture to livelihood of small- scale rural aquaculture farmers in Kedah, Malaysia. Pertanika J. Soc. Sci. Humanit, 26(3):1301-1321. 23. Shapawi, R., Ting, T.E. and Al-azad, S. (2012) Inclusion of purple non-sulfur bacteria biomass in formulated feed to promote growth, feed conversion ratio and survival of asian seabass Lates calcarifer juveniles. Journal of Fisheries and Aquatic Science, 7 (6): 475-480. 24. Stefania C, Saverio G, Irene R, Simone P, Paolo P and Elena T, (2017) Potential of Rhodobacter capsulatus grown in anaerobic-light or aerobic-dark conditions as bioremediation agent for biological wastewater treatments. Water, 9(2): 108. 25. Teh E (2012) Fisheries in Malaysia: Can resources match demand? Sea Views, vol 102012. MIMA, Kuala Lumpur https:comtrade.un.org (2019). 26. Thatoi, H., Behera, B., Mishra, R. and Dutta, S. (2013) Biodiversity and biotechnological potential of microorganisms from mangrove ecosystems. Annals of Microbiology, 63(1): 1-19. 27. Willey, J.M. Sherwood, L.M. and Woolverton, C.J. (2008) Bacteria: the deinococci and nonproteobacteria gram negative. Prescott, Harley, and Klein’s Microbiology, (7th ed): 465 - 486. 28. Yenpoeng T. (2017) Fisheries Country Profile: Thailand, Southeast Asian Fisheries Development Center (SEAFDEC): Bangkok, Thailand. Available online: http:www.seafdec.orgfisheries-country-profile-thailand (accessed on 16 June 2021). 10.2. Trong nƣớc (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trong nước, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan) Nghiên cứu về PPB ở nước ta đã được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1990 do nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Viện HLKHCNVN) thực hiện với nhiều mục đích ứng dụng (Đỗ Tố Uyên et al., 2003). Nhóm cũng đã tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các chủng PPB này vào nhiều lĩnh vực trong đó có cả nuôi trồng thủy sản. Với mục tiêu làm thức ăn tươi sống trong nuôi trồng thủy sản: 4 chủng PPB có hàm lượng protein tổng số và thành phần các amino acid khá cao, đặc biệt một số amino acid không thay thế đã được xác định. Sử dụng sinh khối của chúng làm thức ăn tươi sống đã làm gia tăng mức độ sống sót của ấu trùng và ngao, hàu, tu hài giống. Còn với mục tiêu làm chế phẩm xử lý trong ao nuôi, 3 chủng có khả năng xử lý sulfur và hữu cơ cao đã được chọn lọc để đưa vào ứng dụng xử lý nước và đáy ao nuôi cá tra, cá rô phi đơn tính cho hiệu quả cao (Đỗ Thị Tố Uyên và cs, 2015). Hoàng Thị Yến và cs. (2019) đã xác định đặc điểm của một chủng PNSB (tên là HPB.6) được phân lập từ ven biển Hải Phòng có khả năng sản xuất axit béo không bão hòa (omega 6, 7, 9). Kết quả nghiên cứu hình thái cho thấy các tế bào HPB.6 được quan sát có dạng hình que hình trứng, không di động, nhuộm Gram âm. Đường kính của vi khuẩn đơn lẻ khoảng 0,8 - 1,0 μm. Các tế bào phân chia bằng cách phân hạch nhị phân và có vi khuẩn chlorophyll-a (Bchla). Đặc điểm sinh lý chỉ ra 7 rằng vi khuẩn này phát triển tốt trên môi trường giàu carbon và nguồn nitơ, nồng độ muối từ 1,5 - 6,0 (tối ưu 3), pH từ 5,0 đến 8,0 (tối ưu ở pH 6,5) và đặc biệt có thể chịu được Na2S ở 0,4 - 5,2 mM. Dựa trên các đặc tính hình thái, sinh lý và phân tích 16S rRNA, HPB.6 được xác định là thuộc loài Rhodovulum sulfidophilum và mở ra khả năng sử dụng chủng này để sản xuất sinh khối và axit béo quan trọng (omega 6, 7, 9). Năm 2021, Đỗ Thị Liên và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tạo chế phẩm từ PPB xử lý ô nhiễm ao hồ nuôi trồng thủy sản. Kết quả đề tài đã bước đầu tạo được chế phẩm dạng lỏng sệt có khả năng xử lý sulfide trong ao nuôi tôm từ PNSB. Ngo Duc Duy et al. (2022) đã phân lập và xác định loài Rhodobacter sphaeroides và Rhodobacter johrii từ đất rừng ngập mặn ở Đông nam Việt Nam có khả năng hấp thu muối sử dụng phương pháp phân tử. Kết quả nghiên cứu này cho thấy tiềm năng ứng dụng các chủng PSB này trong việc xử lý mặn cho đất trồng. Trần Việt Quyền et al. (2022) đã phân lập được 4 chủng PNSB từ mẫu nước và bùn ao nuôi tôm ở Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang có khả năng xử lý lưu huỳnh tốt. Nguyễn Ngọc Phước và cs. (2021) đã phân lập được 8 chủng PPB từ ao nuôi tôm thẻ chân trắng và một số địa điểm tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Tuy nhiên, các chủng phân lập được đều không có màu tím điển hình. Các nghiên cứu phân lập nguồn PPB ở trong nước và cả ở Thừa Thiên Huế vẫn còn rất hạn chế. Những nghiên cứu hơn nữa để tìm kiếm các nguồn vi sinh bản địa là rất cần thiết, làm phong phú và tăng cường hiệu quả cho mục đích xử lý môi trường cũng như các mục đích ứng dụng khác. Tài liệu tham khảo 1. Duy ND, Dao DTH, Dung NH, Nhung VTT, Vu PA, Loan LQ, Diep HT, Luu PT and Khanh HQ, (2022) Isolation and characterization of novel Rhodobacter spp. with the sodium removal ability from mangrove forest sediment in Southeast Vietnam . Asian J. Agric. Biol.: 202012575. DOI: https:doi.org10.35495ajab.2020.12.575 2. Đỗ Thị Liên, Nguyễn Thị Diệu Phương, Nguyễn Thị Biên Thùy, Đỗ Thị Tố Uyên, Đinh Duy Khang (2014) Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp đến chất lượng môi trường ao nuôi cá rô phi thâm canh. Tạp chí Khoa học và Phát triển, 12(3): 379-383. 3. Nguyễn Ngọc Phước, Nguyễn Nam Quang, Nguyễn Đức Quỳnh Anh (2021) Phân lập vi khuẩn tía quang hợp từ bùn đáy ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, Boone, 1931) tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Kỳ 2- 62021. 4. Trần Việt Quyền, Trần Hoàng Khang, Trần Văn Bé (2022) Phân lập, tuyển chọn và định danh vi khuẩn tía không lưu huỳnh, thủ nghiệm khả năng xử lý sulfide trong nước ao nuôi tôm tại huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang. Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 10, tháng 5 năm 2022. 5. Đỗ Thị Tố Uyên, Văn Thị Như Ngọc, Trần Văn Nhị, (2003) Xử lý và tái sử dụng nước thải chế biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp, Báo cáo Hội nghị CNSH toàn quốc 122004: 416 - 420. 6. Đỗ Thị Tố Uyên, Đỗ Thị Liên, Lê Thị Nhi Công. Hoàng Thị Yến, Nguyễn Thị Diệu Phương (2015) Ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp trong nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam. Tạp chí Nghề cá sông Cửu Long, 82015. 1. Hoang Thi Yen, Tran Thị Thu Quynh, Chu Hoang Ha, Do Thi Tuyen, Dang Tat Thanh, Dinh Thi Thu Hang (2019), Identification and characterization of a purple nonsulfur bacterium isolated from coastal area of Hai phong producing unsaturated fatty acid (omega 6, 7, 9). 8 Vietnam Journal of Science and Technology, 57 (6): 665-676. 10.3. Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và các thành viên tham gia đề tài (định dạng kiểu APA: “Họ tên tác giả (năm). Tên công trình. Thông tin xuất bản) 1. Lien, N. T. T., Nhan, L. T. T., Quang, H. N., Nguyen, P. T. T., Phuong, T. T. B., Loc, D. T. T., Tuan, L. V., Quang, H. T (2022) The plant growth promotor auxin (IAA) production ability in Arthrospira massartii – ARH strain isolated from Vietnam and its potential applications . Plant cell Biotechnology and Molecular Biology, 23(1-2), 101-110. 2. Viet Hoang Nguyen, Van Tuan Le , Thi Ha Nguyen, Xuan Hai Nguyen, Viet Anh Nguyen, Hidenori Harada, Mitsuharu Terashima, Hidenari Yasui (2021) A Novel Method to Determine Blower Capacity of Wastewater Treatment Plants for Dry and Wet Weather Conditions . Journal of Water and Environment Technology (1348-2165), 19(4), 212-229. 3. Windra Prayoga, Masateru Nishiyama, Susan Praise, Dung Viet Pham, Hieu Van Duong, Lieu Khac Pham, Loc Thi Thanh Dang, and Toru Watanabe (2021) Tracking Fecal Bacterial Dispersion from Municipal Wastewater to Peri-Urban Farms during Monsoon Rains in Hue City, Vietnam. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18, 9580. 4. Thi Thuy Duong, Thi Thu Lien Nguyen , Thi Hai Van Dinh, Thi Quynh Hoang, Thi Nguyet Vu, Thi Oanh Doan, Thi Mai Anh Dang, Thi Phuong Quynh Le, Dang Thuan Tran, Van Nhan Le, Quang Trung Nguyen, Phuong Thu Le, Trung Kien Nguyen, Thi Dau Pham, Ha Manh Bui (2021) Auxin production of the filamentous cyanobacterial Planktothricoides strain isolated from a polluted river in Vietnam. Chemosphere, 284 SCI-E (Q1), IF: 7,08 5. Đặng Thị Thanh Lộc, Lê Văn Tuấn (2020). Nghiên cứu khả năng bất hoạt Escherichia coli trong nước bằng tia cực tím với sự hỗ trợ của thiết bị tạo màng chất lỏng. Tạp chí Khoa học - Đại học Huế 6. Dang Thi Thanh Loc, Le Van Tuan , Hidenori Harada, Duong Van Hieu, Pham Khac Lieu, Duong Thanh Chung (2020). Enhancement of water disinfection efficiency using UV ...
Trang 1THUYẾT MINH ĐỀ TÀI
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC HUẾ
1 TÊN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn quang dưỡng từ vùng ven biển Thừa Thiên Huế để xử lý nước ao nuôi thuỷ sản
2 MÃ SỐ
3 LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
Tự nhiên X Xã hội Nông nghiệp Kỹ thuật &
4 LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU
6 CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI
Tên cơ quan: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
Họ tên thủ trưởng CQ chủ trì đề tài: PGS TS Võ Thanh Tùng Địa chỉ: 77 Nguyễn Huệ, Thành phố Huế
Điện thoại: 0234 3823290 Fax: 0234 3824901 E-mail:
7 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
Họ và tên: Trương Quý Tùng
Năm sinh: Chức danh, học vị: TS- GVC Địa chỉ: 1/35 Chu Văn An, TP Huế
Điện thoại: 0918913368 E-mail: truongquytung@hueuni.edu.vn, truongquytung@yahoo.com
8 NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI
TT Họ và tên Đơn vị công tác, lĩnh vực Kỹ thuật Môi trường
Xây dựng thuyết minh, Thiết kế thí nghiệm, Phân tích số liệu, viết báo cáo, bài báo 2 Lê Văn Tuấn Khoa Môi trường, trường
ĐHKH, ĐHH-Hóa học, Kỹ thuật Môi trường
Xây dựng thuyết minh,
Trang 2số liệu, viết báo cáo, bài
Tên đơn vị trong và ngoài nước Nội dung nghiên cứu phối hợp Họ và tên người đại diện
10 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
10.1 Trên thế giới (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trên thế giới, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan)
Nuôi trồng thuỷ sản
Nuôi trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào thu nhập quốc dân ở nhiều quốc gia (Roslina, 2018) Ngành nuôi trồng thủy sản chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng GDP Phần lớn cung cấp cho nhu cầu địa phương các mặt hàng thủy sản và xuất khẩu các mặt hàng có giá trị (FAO, 2016) Ngành nuôi trồng thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước làm nguyên liệu sản xuất chính Nuôi trồng thủy sản phát triển kéo theo lượng nước tiêu thụ càng nhiều và tạo ra một lượng lớn nước thải Nước thải từ nuôi trồng thủy sản có đặc điểm là nồng độ cao với các thông số chất lượng nước như nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), protein, nitơ (N) và phốt pho (P) (Huang và cộng sự, 2018 ) Trong nuôi thâm canh thủy sản, lượng thức ăn dư thừa và chất hữu cơ thải ra môi trường là rất lớn Các hợp chất hữu cơ này kích thích sự phát triển của vi sinh vật, gây ô nhiễm ao nuôi, làm mất cân bằng hệ sinh thái (Arulampalam et al., 1998) Mặt khác, trong quá trình phân hủy không triệt để, các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí sản sinh ra các chất độc như sulfide, ammonia, methane… làm giảm chất lượng nước, tăng stress và tăng khả năng nhiễm bệnh, tôm cá còi cọc, tỉ lệ chết tăng cao (Rengpiral et al., 1998)
Trong các nổ lực tìm kiếm chế phẩm sinh học để góp phần xử lý môi trường ao nuôi thủy sản, vi khuẩn quang dưỡng (phototrophic bacteria) là nhóm sinh vật đầy hứa hẹn
Vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria - PPB)
Vi khuẩn quang dưỡng (PB) là nhóm vi sinh vật tiền nhân quang dưỡng đa dạng và được chia
Trang 3thành hai nhóm: vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy và vi khuẩn quang dưỡng oxy (Willey và cộng sự, 2008) Vi khuẩn quang dưỡng thiếu oxy (yếm khí hay kị khí, anoxygenic) được chia thành hai nhóm là vi khuẩn quang dưỡng màu tím (Purple Phototrophic Bacteria – PPB) và vi khuẩn quang dưỡng màu xanh lá cây (Green Phototrophic Bacteria – GPB) (Imhoff và cộng sự, 2005) Những vi khuẩn này là Gram âm, với nhiều hình dạng tế bào khác nhau như hình cầu, hình que, hình trứng và hình xoắn ốc Khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như đỏ tía, nâu cam, nâu hoặc xanh lục Hầu hết các vi khuẩn này đều sinh sản bằng cách phân đôi, tuy nhiên một số chi có sinh sản theo kiểu nảy chồi (Imhoff et al., 1984) Vi khuẩn quang dưỡng yếm khí có cách quang hợp khác với vi tảo xanh lam (vi khuẩn lam) và thực vật vì chúng sử dụng hydro sulfua (H2S) và các hợp chất lưu huỳnh khử hoặc các hợp chất hữu cơ như malate, acetate, pyruvate làm chất cho điện tử; do đó không tạo ra oxy trong quá trình quang dưỡng (Thatoi và cộng sự, 2013) PPB bao gồm vi khuẩn lưu huỳnh màu tím (purple sulfur bacteria - PSB) và vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím (purple non‑ sulfur bacteria – PNSB), thường tồn tại trong cùng môi trường Trong số các loại vi khuẩn quang dưỡng, PNSB được tập trung nghiên cứu nhiều do có màu sắc tím điển hình, khả năng xử lý môi trường tốt, tiêu thụ hợp chất hữu cơ trong các điều kiện thiếu oxy Sinh khối của chúng còn được sử dụng để sản xuất các họp chất có hoạt tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản (Capson-Tojo et al., 2020)
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím (Purple non-sulfur bacteria - PNSB)
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím cũng được chia thành hai nhóm là α- Proteobacteria và β-Proteobacteria (Imhoff et al., 2005) Những vi khuẩn này phát triển trong điều kiện kỵ khí có ánh sáng được gọi là sinh trưởng quang dưỡng bằng cách sử dụng chất hữu cơ làm nguồn carbon và các phân tử khử như sulfua ở mức thấp, hydro và chất hữu cơ là chất cho điện tử của chúng Tuy nhiên, chúng cũng có thể phát triển trong điều kiện hiếu khí hoặc vi hiếu khí-tối như sinh trưởng hóa học bằng cách sử dụng chất hữu cơ như rượu, axit béo làm chất cho điện tử và nguồn carbon Một số thành viên trong nhóm vi khuẩn quang dưỡng này có thể sử dụng hydro sunfua hoặc thiosulfat làm chất cho điện tử trong quá trình quang tổng hợp nhưng không thể sử dụng lưu huỳnh làm chất cho điện tử và không thể tích lũy lưu huỳnh bên trong tế bào (Imhoff và cộng sự, 2005) PNSB có nhiều hình dạng tế bào như hình que, hình cầu hoặc hình xoắn ốc với các màu sắc khác nhau bao gồm màu nâu cam đến màu tím đỏ và chủ yếu chứa vi khuẩn chlorophyll-a và carotenoids làm sắc tố quang hợp (Kiriratnikom, 2006) Các thành viên
của nhóm này có thể kể đến là Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum,
Rhodomicrobium, Rhodopila, Rhodocyclus và Rubrivivax Trong số các chi này, Rhodopseudomonas là chi phổ biến rộng rãi và được nhiều quan tâm nghiên cứu ứng dụng
Ứng dụng của vi khuẩn quang dưỡng màu tím (PPB)
Sử dụng PPB để kiểm soát chất lượng nước và xử lý nước thải
PPB được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải do khả năng hấp thụ các chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng … chuyển đổi thành sinh khối Về mặt tự nhiên, chúng được tìm thấy phổ biến rộng rãi trong các môi trường sống ở nước giàu chất dinh dưỡng như nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản hoặc các khu nuôi trồng thủy sản… PPB là sinh vật hấp dẫn được sử dụng để duy trì chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản tôm, do vậy chúng thường tìm thấy trong các ao tôm (Azad et al., 2002) với mức độ cao của NH3, NO2- và NO3- độc hại đối với tôm Trong môi trường nước nuôi tôm, chúng cần được kiểm soát dưới mức chấp nhận được để không ảnh hưởng có hại đến tăng trưởng tôm Ngoài việc sử dụng trực tiếp chế phẩm vi khuẩn quang hợp để làm sạch nước ao nuôi, chúng còn được sử dụng kết hợp với các loại thủy sinh khác để loại bỏ P, N, COD, NH3, NO3- và NO2- từ nước thải nuôi tôm (Luo et al., 2012)
PPB cũng đã được biết đến với khả năng loại nitrite của nước thải chăn nuôi gia súc và COD từ nước thải hỗn hợp (Anpi et al., 2017; Stefania et al., 2017) Những nghiên cứu trước đây cũng
chỉ ra rằng những loài Rhodopseudomonas là ứng cử viên hứa hẹn để loại bỏ nitrite từ các loại
nước thải này với hiệu quả lên đến 99,75%
Kim et al (2004) đã nghiên cứu xử lý nước thải trong nước thải chăn nuôi lợn bằng
Trang 4Rhodopseudomonas palustris Các đặc tính của nước thải chăn nuôi lợn chứa 18.700 mg/l COD
và nồng độ chất dinh dưỡng (N và P) cao đã làm ô nhiễm nghiêm trọng cho các thủy vực Hơn nữa, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) góp phần tạo ra mùi hôi nặng trong quá trình lưu
giữ và xử lý Sử dụng Rhodopseudomonas palustris trong điều kiện ánh sáng kỵ khí trong 7
ngày làm giảm 50% COD, 58% phốt phát và loại bỏ mùi hôi khó chịu
Lu và cs (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides để xử lý nước thải làm đậu nành dưới
điều kiện kị khí có ánh sáng có thể làm giảm 40% tổng ni tơ (TN) và 95% COD Trong khi,
Madukasi et al (2011) đã sử dụng Rhodobacter sphaeroides làm giảm 90% COD trong nước
thải
Luo et al (2012) đã nghiên cứu về việc sử dụng PPB để xử lý nước thải từ nuôi tôm Bổ sung
sinh khối Rhodopseudomonas palustris ở các nồng độ khác nhau; 1.0x106
, 2.0x106, 4.0x106, 5.0 X106 và 8.0x106 CFU /ml vào nước thải trong 4 ngày Kết quả cho thấy rằng ở nồng độ 4.0x106 và 8,0x106 CFU mL-1 tạo ra hiệu quả nhất trong việc giảm các chất dinh dưỡng: Tổng phốt phát (TP), Tổng ni tơ (TN) và COD, đặc biệt là ở nồng độ 4,0 x 106
CFU mL-1 giảm amoniac lên tới 65,3%
Đối với nước thải mặn, việc loại bỏ sinh học các chất hữu cơ, nitơ, photpho thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt khi xử lý nước thải mặn giàu sulfat có thể gây ra tác động xấu đến các hoạt động sinh học, vận hành và vấn đề an toàn, do độc tính của H2S Việc sử dụng PPB có hiệu quả khi thử nghiệm để xử lý nước thải sinh hoạt có độ mặn cao (NaCl) Điều này đã mở ra khả năng ứng dựng của PPB trong xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nước mặn (Hülsen et al., 2019)
Sử dụng PPB làm nguồn cho enzyme tiêu hóa
Oda et al (2004) đã nghiên cứu trên Rubrivivax gelatinosus (KDDS1) đối với khả năng sinh
enzyme proteinase bằng cách thử nghiệm trong môi trường malate glutamate (GM) có chứa 1% casein trong điều kiện ánh sáng iếm khí và đã chỉ ra rằng enzyme này là một loại proteinase thuộc nhóm serine với trọng lượng phân tử 32.5 kDa và hoạt động tốt nhất ở pH 9,6 ở 45○C
Munjam et al (2005) đã nghiên cứu trên 4 loài PNSB (Rhodopseudomonas palustris,
Rhodobacter sphaeroides, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodocyclus tenuis) về khả năng sinh
lipase, Rhodocyclus gelatinosus và Rhodobacter sphaeroides là nguồn sinh lipase rất tốt, trong khi Rhodopseudomonas palustris và Rhodocyclus tenuis nghèo trong bài tiết lipase
Rhodobacter capsulatus KU002 và Rhodopseudomonas acidophila KU001 được phân lập từ
nước thải công nghiệp chế biến da (Merugu et al., 2010) Cả 2 loài PNSB có thể tạo ra các enzyme sau: cellulase, hemicellulase, amylase, protease và lipase
Sử dụng PPB làm protein đơn bào (single cell protein - SCP)
PPB đã được ứng dụng để xử lý nước thải, giúp loại bỏ đồng thời các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho từ các loại nước thải khác nhau Quá trình loại bỏ không oxy hóa thông qua đồng hóa sinh học cho phép chuyển các thành phần hòa tan (như COD hòa tan, NH4 +
-N và PO43 - P) thành sinh khối PPB dạng rắn có thể được thu hồi Sinh khối PPB được đặc trưng bởi hàm lượng protein thô (Crucial Protein) cao vào khoảng 60% trọng lượng khô (DW), và chứa các hàm lượng khác nhau của carotenoid, BChls, vitamin và polyhydroxyalkanoat (PHAs) Điều này làm cho sinh khối của PPB và các thành phần của nó trở thành các sản phẩm tiềm năng: nguồn SCP có thể sử dụng như chất phụ gia thức ăn chăn nuôi và thành phần khối lượng lớn trong nuôi trồng thủy sản (Hülsen et al., 2022)
Getha et al (1998) đã sử dụng Rhodopseudomonas palustris làm thức ăn bổ sung cho tôm
Thành phần hóa học của tế bào cho thấy protein cao lên tới 53% Nó đã được chọn để thử nghiệm với ấu trùng tôm và kết quả thử nghiệm cho thấy ấu trùng tôm có tỷ lệ sống sót trong khoảng 42-53% và kích thích tăng trưởng lên tới 78-88%
Shapawi et al (2012) đã ứng dụng Rhodovulum sp như là một nguồn protein trong nuôi cá
(Lates Calcarifer) bằng cách trộn tế bào khô của sinh khối vi khuẩn vào thức ăn biển công thức
thương mại Cá được nuôi bằng 0,3% Rhodovulum sp có thể cải thiện sự tăng trưởng, tỷ lệ
sống và chuyển đổi thức ăn tốt hơn so với cá được nuôi bằng thức ăn kiểm soát Vào cuối thí
Trang 5nghiệm, tăng cân và tốc độ tăng trưởng (FCR) cụ thể của cá trong các nhóm điều trị cao hơn nhóm đối chứng Thức ăn tôm hiệu quả nhất được tìm thấy ở cá được cho ăn sinh khối vi khuẩn 0,3% cho thấy FCR là 1,95 và 86,7% tỷ lệ sống
Delamare-Deboutteville và cs (2019) cũng đã chứng minh rằng PPB có thể thay thế bột cá trong chế độ ăn của cá Vượt
Tài liệu tham khảo
1 Anpi Y, Guangming Z, GuangY, Hangyao W, Fan M, Hong CW and Meng P, (2017)
Denitrification of aging biogas slurry from livestock farm by photosynthetic bacteria
Bioresource Technology, 232: 408–411
2 Arulampalam P., Yusoff FM., Shariff M., Law AT., Srinivasa Rao PS (1998) Water quality and
bacterial populations in a tropical marine cage culture farm Aquaculture Research, 29:
617-624
3 Azad, S.A (2002) Phototrophic bacteria as feed supplement for rearing Penaeus monodon
larvae Journal of the World Aquaculture Society 33(2): 158-168
4 Capson-Tojo, G., Batstone, D.J., Grassino, M., Vlaeminck, S.E., Puyol, D., Verstraete, W.,
Kleerebezem, R., Oehmen, A., Ghimire, A., Pikaar, I., Lema, J.M., Hülsen, T., (2020) Purple
phototrophic bacteria for resource recovery: challenges and opportunities Biotechnol Adv
43, 107567 https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2020.107567
5 Delamare-Deboutteville J Batstone D.J., Stegman S., Salini M., Tabrett S., Smullen R., Barnes
A.C., Hülsen T (2019) Mixed culture purple phototrophic bacteria is an effective fishmeal
replacement in aquaculture Water Research X 4(6): 100031
6 FAO (2016) The state of world fisheries and aquaculture Contributing to food security and
nutrition for all Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2016
7 Getha, K., Chong, V.C and Vikineswary, S (1998) Potential use of the phototrophic bacterium,
Rhodopseudomonas palustris, as an aquaculture feed Asian Fisheries Science, 10: 223-232
8 Huang, L., Li, M., Ngo, H.H., Guo, W., Xu, W., Du, B., Wei, Q., Wei, D (2018) Spectroscopic
343 characteristics of dissolved organic matter from aquaculture wastewater and its interaction mechanism to chlorinated phenol compound J Mol Liq 263: 422–427
9 Hülsen T., Barnes A C., Batstone D.J and Tojo G C (2022) Creating value from purple
phototrophic bacteria via single-cell protein production Current Opinion in Biotechnology,
76:102726
10 HülsenT., Damien K., J Batstone (2019) Saline wastewater treatment with purple phototrophic
bacteria Water Research, 160: 259-267
11 Imhoff, J F., Truper, H G and Pfennig, N (1984) Rearrangment of the species and genera of
phototrophic purple nonsulfur bacteria International Journal of Systematic Bacteriology, 34(3):
340-343
12 Imhoff, J.F., Hiralshi, A and Suling, J (2005) Anoxygenic phototrophic purple bacteria In
Bergey’s manual of systematic bacteriology (2 nd ed) Springer, USA:119-132
13 Kim, M.K., Choi, K.M., Yin, C.R., Lee, K.Y., Im, W.T., Lim, J.H and Lee, S.T (2004)
Odorous swine wastewater treatment by purple non-sulfur bacteria, Rhodopseudomonas palustris, isolated from eutrophicated ponds Biotechnology Letters, 26: 819-822
14 Kiriratnikom, S (2006) Evaluation of possible application of photosynthetic bacteria in black
tiger shrimp (Penaeus monodon) Ph D Prince of Songkla University
15 Lu, H, Zhang, G., Wan, T and Lu, Y (2011) Influences of light and oxygen conditions on
photosynthesis bacteria macromolecule degradation: Different metabolic pathways
Bioresource Technology, 102: 9503-9508
16 Luo, W., Deng, X., Zeng, W and Zheng, D (2012) Treatment of wastewater from shrimp farms
using a combination of fish, photosynthetic bacteria, and vegetation Desalination and Water
Treatment, 47: 221-227
17 Madukasi, E.I., Chunhua, H and Zhang, G (2011) Isolation and application of a wild strain
photosynthetic bacterium to environment waste management International Journal of
Trang 6Environmental Science and Technology, 8(3): 513- 522
18 Merugu, R.C., Girisham, S and Reddy, S.M (2010) Extracellular enzyme of two Anoxygenic
phototrophic bacteria isolated from leather industry effluents The Bio-Chemistry: An Indian
Journal, 4(2): 86-88
19 Munjam, S., Girisham, S and Reddy, S M (2005) Production of lipases by four anoxygenic
purple non-sulfur phototrophic bacteria Hindustan Antibiotics Bulletin, 47-48: 32-35
20 Oda, K., Tanskul, S., Oyama, H and Noparatnaraporn, N (2004) Purification and
Characterization of alkaline serine proteinase from photosynthetic bacterium, Rubrivivax gelatinosus KDDS1 Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 63(3): 650-655
21 Rengpiral S., Phianphak W., Piyatiratitivorakul S., Menasveta P (1998) Effects of Probiotic
bacterium on Black tiger shrimp penaeus monodon survival and growth Aquaculture, 167:
301-313
22 Roslina, K., (2018) Contribution of brackish and freshwater aquaculture to livelihood of
small-scale rural aquaculture farmers in Kedah, Malaysia Pertanika J Soc Sci Humanit,
26(3):1301-1321
23 Shapawi, R., Ting, T.E and Al-azad, S (2012) Inclusion of purple non-sulfur bacteria biomass
in formulated feed to promote growth, feed conversion ratio and survival of asian seabass Lates calcarifer juveniles Journal of Fisheries and Aquatic Science, 7 (6): 475-480
24 Stefania C, Saverio G, Irene R, Simone P, Paolo P and Elena T, (2017) Potential of
Rhodobacter capsulatus grown in anaerobic-light or aerobic-dark conditions as bioremediation agent for biological wastewater treatments Water, 9(2): 108
25 Teh E (2012) Fisheries in Malaysia: Can resources match demand? Sea Views, vol 10/2012
MIMA, Kuala Lumpur https://comtrade.un.org/ (2019)
26 Thatoi, H., Behera, B., Mishra, R and Dutta, S (2013) Biodiversity and biotechnological
potential of microorganisms from mangrove ecosystems Annals of Microbiology, 63(1): 1-19
27 Willey, J.M Sherwood, L.M and Woolverton, C.J (2008) Bacteria: the deinococci and
nonproteobacteria gram negative Prescott, Harley, and Klein’s Microbiology, (7th ed):
465-486
28 Yenpoeng T (2017) Fisheries Country Profile: Thailand, Southeast Asian Fisheries
Development Center (SEAFDEC): Bangkok, Thailand Available online: http://www.seafdec.org/fisheries-country-profile-thailand/ (accessed on 16 June 2021)
10.2 Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài trong nước, liệt kê các tài liệu đã được trích dẫn khi tổng quan)
Nghiên cứu về PPB ở nước ta đã được bắt đầu nghiên cứu từ những năm 1990 do nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Viện HLKHCNVN) thực hiện với nhiều mục đích ứng dụng (Đỗ Tố Uyên et al., 2003) Nhóm cũng đã tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các chủng PPB này vào nhiều lĩnh vực trong đó có cả nuôi trồng thủy sản Với mục tiêu làm thức ăn tươi sống trong nuôi trồng thủy sản: 4 chủng PPB có hàm lượng protein tổng số và thành phần các amino acid khá cao, đặc biệt một số amino acid không thay thế đã được xác định Sử dụng sinh khối của chúng làm thức ăn tươi sống đã làm gia tăng mức độ sống sót của ấu trùng và ngao, hàu, tu hài giống Còn với mục tiêu làm chế phẩm xử lý trong ao nuôi, 3 chủng có khả năng xử lý sulfur và hữu cơ cao đã được chọn lọc để đưa vào ứng dụng xử lý nước và đáy ao nuôi cá tra, cá rô phi đơn tính cho hiệu quả cao (Đỗ Thị Tố Uyên và cs, 2015) Hoàng Thị Yến và cs (2019) đã xác định đặc điểm của một chủng PNSB (tên là HPB.6) được phân lập từ ven biển Hải Phòng có khả năng sản xuất axit béo không bão hòa (omega 6, 7, 9) Kết quả nghiên cứu hình thái cho thấy các tế bào HPB.6 được quan sát có dạng hình que hình trứng, không di động, nhuộm Gram âm Đường kính của vi khuẩn đơn lẻ khoảng 0,8 - 1,0 μm Các tế bào phân chia bằng cách phân hạch nhị phân và có vi khuẩn chlorophyll-a (Bchla) Đặc điểm sinh lý chỉ ra
Trang 7rằng vi khuẩn này phát triển tốt trên môi trường giàu carbon và nguồn nitơ, nồng độ muối từ 1,5 - 6,0% (tối ưu 3%), pH từ 5,0 đến 8,0 (tối ưu ở pH 6,5) và đặc biệt có thể chịu được Na2S ở 0,4 - 5,2 mM Dựa trên các đặc tính hình thái, sinh lý và phân tích 16S rRNA, HPB.6 được xác
định là thuộc loài Rhodovulum sulfidophilum và mở ra khả năng sử dụng chủng này để sản xuất
sinh khối và axit béo quan trọng (omega 6, 7, 9)
Năm 2021, Đỗ Thị Liên và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tạo chế phẩm từ PPB xử lý ô nhiễm ao hồ nuôi trồng thủy sản Kết quả đề tài đã bước đầu tạo được chế phẩm dạng lỏng sệt có khả năng xử lý sulfide trong ao nuôi tôm từ PNSB
Ngo Duc Duy et al (2022) đã phân lập và xác định loài Rhodobacter sphaeroides và
Rhodobacter johrii từ đất rừng ngập mặn ở Đông nam Việt Nam có khả năng hấp thu muối sử
dụng phương pháp phân tử Kết quả nghiên cứu này cho thấy tiềm năng ứng dụng các chủng PSB này trong việc xử lý mặn cho đất trồng
Trần Việt Quyền et al (2022) đã phân lập được 4 chủng PNSB từ mẫu nước và bùn ao nuôi tôm ở Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang có khả năng xử lý lưu huỳnh tốt
Nguyễn Ngọc Phước và cs (2021) đã phân lập được 8 chủng PPB từ ao nuôi tôm thẻ chân trắng và một số địa điểm tại tỉnh Thừa Thiên Huế Tuy nhiên, các chủng phân lập được đều không có màu tím điển hình
Các nghiên cứu phân lập nguồn PPB ở trong nước và cả ở Thừa Thiên Huế vẫn còn rất hạn chế Những nghiên cứu hơn nữa để tìm kiếm các nguồn vi sinh bản địa là rất cần thiết, làm phong phú và tăng cường hiệu quả cho mục đích xử lý môi trường cũng như các mục đích ứng dụng khác
Tài liệu tham khảo
1 Duy ND, Dao DTH, Dung NH, Nhung VTT, Vu PA, Loan LQ, Diep HT, Luu PT and Khanh
HQ, (2022) Isolation and characterization of novel Rhodobacter spp with the sodium removal
ability from mangrove forest sediment in Southeast Vietnam Asian J Agric Biol.: 202012575
DOI: https://doi.org/10.35495/ajab.2020.12.575
2 Đỗ Thị Liên, Nguyễn Thị Diệu Phương, Nguyễn Thị Biên Thùy, Đỗ Thị Tố Uyên, Đinh Duy
Khang (2014) Ảnh hưởng của chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp đến chất lượng môi trường ao
nuôi cá rô phi thâm canh Tạp chí Khoa học và Phát triển, 12(3): 379-383
3 Nguyễn Ngọc Phước, Nguyễn Nam Quang, Nguyễn Đức Quỳnh Anh (2021) Phân lập vi khuẩn
tía quang hợp từ bùn đáy ao nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei, Boone, 1931) tại
tỉnh Thừa Thiên Huế Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Kỳ 2- 6/2021
4 Trần Việt Quyền, Trần Hoàng Khang, Trần Văn Bé (2022) Phân lập, tuyển chọn và định danh
vi khuẩn tía không lưu huỳnh, thủ nghiệm khả năng xử lý sulfide trong nước ao nuôi tôm tại huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học
và ứng dụng công nghệ, Số 10, tháng 5 năm 2022
5 Đỗ Thị Tố Uyên, Văn Thị Như Ngọc, Trần Văn Nhị, (2003) Xử lý và tái sử dụng nước thải chế
biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp, Báo cáo Hội nghị CNSH toàn quốc 12/2004:
416-420
6 Đỗ Thị Tố Uyên, Đỗ Thị Liên, Lê Thị Nhi Công Hoàng Thị Yến, Nguyễn Thị Diệu Phương
(2015) Ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp trong nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam Tạp chí Nghề
cá sông Cửu Long, 8/2015
1 Hoang Thi Yen, Tran Thị Thu Quynh, Chu Hoang Ha, Do Thi Tuyen, Dang Tat Thanh, Dinh
Thi Thu Hang (2019), Identification and characterization of a purple nonsulfur bacterium
isolated from coastal area of Hai phong producing unsaturated fatty acid (omega 6, 7, 9)
Trang 8Vietnam Journal of Science and Technology, 57 (6): 665-676
10.3 Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và các thành viên tham gia đề tài (định dạng kiểu APA: “Họ tên tác giả (năm) Tên công trình Thông tin xuất bản)
1 Lien, N T T., Nhan, L T T., Quang, H N., Nguyen, P T T., Phuong, T T B., Loc, D T T.,
Tuan, L V., & Quang, H T (2022) The plant growth promotor auxin (IAA) production ability
in Arthrospira massartii – ARH strain isolated from Vietnam and its potential applications
Plant cell Biotechnology and Molecular Biology, 23(1-2), 101-110
2 Viet Hoang Nguyen, Van Tuan Le, Thi Ha Nguyen, Xuan Hai Nguyen, Viet Anh Nguyen,
Hidenori Harada, Mitsuharu Terashima, Hidenari Yasui (2021) A Novel Method to Determine
Blower Capacity of Wastewater Treatment Plants for Dry and Wet Weather Conditions Journal
of Water and Environment Technology (1348-2165), 19(4), 212-229
3 Windra Prayoga, Masateru Nishiyama, Susan Praise, Dung Viet Pham, Hieu Van Duong, Lieu
Khac Pham, Loc Thi Thanh Dang, and Toru Watanabe (2021) Tracking Fecal Bacterial
Dispersion from Municipal Wastewater to Peri-Urban Farms during Monsoon Rains in Hue City, Vietnam International Journal of Environmental Research and Public Health, 18, 9580
4 Thi Thuy Duong, Thi Thu Lien Nguyen, Thi Hai Van Dinh, Thi Quynh Hoang, Thi Nguyet
Vu, Thi Oanh Doan, Thi Mai Anh Dang, Thi Phuong Quynh Le, Dang Thuan Tran, Van Nhan Le, Quang Trung Nguyen, Phuong Thu Le, Trung Kien Nguyen, Thi Dau Pham, Ha Manh Bui
(2021) Auxin production of the filamentous cyanobacterial Planktothricoides strain isolated
from a polluted river in Vietnam Chemosphere, 284 SCI-E (Q1), IF: 7,08
5 Đặng Thị Thanh Lộc, Lê Văn Tuấn (2020) Nghiên cứu khả năng bất hoạt Escherichia coli
trong nước bằng tia cực tím với sự hỗ trợ của thiết bị tạo màng chất lỏng Tạp chí Khoa học -
Đại học Huế
6 Dang Thi Thanh Loc, Le Van Tuan, Hidenori Harada, Duong Van Hieu, Pham Khac Lieu,
Duong Thanh Chung (2020) Enhancement of water disinfection efficiency using UV radiation
with the aid of a liquid-film-forming device Vietnam Journal of Science and Technology
7 Đoàn Thị Oanh, Dương Thị Thuỷ, Nguyễn Thị Thu Liên, Đặng Mai Anh, Hoàng Thị Quỳnh,
Hoàng Minh Thắng, Vũ Thị Nguyệt, Lê Thị Phương Quỳnh (2020) Phân lập và sàng lọc một
số chủng vi khuẩn lam có khả năng sinh tổng hợp chất điều hoà sinh trưởng Tạp chí Công nghệ
sinh học 18 (3): 1-9
8 Le Van Tuan, Dang Thi Thanh Loc, T.T.T Linh, Te Minh Son, Truong Quy Tung, H
Yasui, S Fujii (2020) Performance of ultrasonic wave and H2O2 as an advanced oxidation process in pre-treatment of landfill leachate using aerated biofilter Vietnam Journal of Science
and Technology 58 (5A) 1-9
9 Ngô Thị Bảo Ch u, Nguyễn Đức Tuấn, Phan Thanh Diễm (2020) Phân lập và tuyển chọn
chủng nấm mốc có hoạt tính pectinase mạnh Tạp chí Khoa học và công nghệ, trường ĐHKH,
ĐH Huế, Tập 15, số 2, trang 75 - 84
10 Phạm Thị Ngọc Lan, Ngô Thị Bảo Ch u, Ngô Thị Minh Thu (2020) Phân lập, tuyển chọn vi
khuẩn có khả năng phân giải pectin từ vỏ một số loại trái cây Tạp chí Khoa học và công nghệ,
trường ĐHKH, ĐH Huế, Tập 17, số 2, 2020, ISSN 2354 – 0842, trang 88 – 91
11 Phạm Thị Ngọc Lan, Ngô Thị Bảo Ch u, Lê Thị Thùy Linh (2020) Phân lập và tuyển chọn
chủng nấm sợi h a tan phosphate vô cơ từ đất chuyên canh rau ở thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai Tạp chí Khoa học và công nghệ, trường ĐHKH, ĐH Huế, Tập 16, số 2, 2020, ISSN 2354 –
0842, trang 145 – 154
12 Ryuichi Watanabe, Hidenori Harada, Hidenari Yasui, Tuan Van Le, Shigeo Fujii (2019)
Exfiltration and infiltration effect on sewage flow and quality: a case study of Hue, Vietnam
Environmental Technology, 42(11), 1747-1757
13 Viet Hoang Nguyen, Hidenori Harada, Van Tuan Le, Thi Ha Nguyen, Xuan Hai Nguyen,
Mitsuharu Terashima, Hidenari Yasui (2019) Dynamic Estimation of Hourly Fluctuation of
Influent Biodegradable Carbonaceous and Nitrogenous Materials Using Activated Sludge
Trang 9System Journal of Water and Environment Technology, 17(1), 40-53
14 Dang Thi Thanh Loc, Le Van Tuan, Hidenori Harada (2018) Phosphate removal from
aqueous solution by using modified sludge from water treatment plant Vietnam Journal of
Science and Technology
15 Nguyễn Thị Thu Liên, Nguyễn Hồng Sơn Hoàng Tấn Quảng, Lê Thị Tuyết Nhân (2018) Phân
lập và tuyển chọn một số chủng tảo silic Skeletonema costatum từ vùng biển Thừa Thiên Huế để làm thức ăn nuôi trồng thuỷ sản Tạp chí Đại học Huế, 3B, 127: 97-108
16 Nguyen D.Q Chanh, H Yasui, M Terashima, H.T Nguyen, L.V Chieu, Le Van Tuan (2017)
Estimation of biodegradable material concentrations in thes sewage using IWA activated sludge model Journal of Science and Technology, 55(4C), 284-290
17 Nguyen Duc Huy, Nguyen Thi Thanh Tien , Le Thi Huyen, Hoang Tan Quang, Truong Quy
Tung, Nguyen Ngoc Luong, Seung-Moon Park (2017) Screening and Production of
Manganese Peroxidase from Fusarium sp on Residue Materials Mycobiology, 45(1):52-56
18 T Imai, Thanh-Loc Thi Dang (2017) Escherichia coli Inactivation Using Pressurized Carbon
Dioxide as an Innovative Method for Water Disinfection Amidou Samie Escherichia coli - Recent Advances on Physiology, Pathogenesis and Biotechnological Applications, ISBN 978-953-51-3329-2 InTech, Croatia
19 Le Van Tuan, H X Toan, N T T Nguyen, Dang T Thanh Loc (2016) Performance of
and Technology, 54(2A) 149-155
20 Lê Văn Tuấn, Trương Quý Tùng, Đặng Thị Thanh Lộc, N T.T Nguyên, L T.H Giang
(2016) Nghiên cứu xử lý nước thải chứa hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học bằng bùn hoạt
21 Lê Văn Tuấn, Trương Quý Tùng, L T.H Giang, H.T.T Thủy, Đặng Thị Thanh Lộc (2016)
refractory organic compounds Tạp chí Khoa học Đại học Huế
11 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong tự nhiên, vi khuẩn quang dưỡng màu tím (PPB) là nhóm tham gia đáng kể vào chu trình carbon thiếu oxy, đối tượng chính của quá trình cố định CO2 thông qua quang dưỡng, nhờ đó đóng vai trò tiêu thụ chất hữu cơ PPB cũng được coi là vi khuẩn có lợi vì tế bào của chúng có hàm lượng protein cao, chúng tạo ra các axit amin thiết yếu và chứa hàm lượng cao vitamin B12, ubiquinone và carotenoid (Shapawi và cộng sự, 2012, Kornochalert và cộng sự, 2014), vì vậy chúng có tiềm năng lớn để sử dụng làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản (Shapawi và cộng sự, 2012) Thông thường, PPB tồn tại trong môi trường sống thiếu khí được chiếu sáng trong tự nhiên như trong trầm tích thủy sinh, sông hồ nước ngọt và hệ thống xử lý nước thải bao gồm cả ao nuôi tôm (Panwichian và cộng sự, 2010) Tuy nhiên, rất ít công trình được công bố về sự đa dạng của PPB; do đó cần nghiên cứu sự đa dạng của chúng trong các ao nuôi tôm để có được kiến thức có thể hữu ích cho việc tìm cách sử dụng chúng trong quá trình nuôi trồng thủy sản Vùng ven biển Thừa Thiên Huế rất đa dạng về hệ sinh thái ven bờ bao gồm hệ thống đầm phá và rừng ngập mặn, là nguồn tiềm năng của các chủng vi sinh vật tự nhiên Nghiên cứu phân lập tuyển chọn các chủng PSB từ hệ sinh thái này sẽ góp phần phát hiện, bảo tồn và khai thác nguồn tài nguyên vi sinh vật bản địa có giá trị này, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý chất thải nuôi trồng thuỷ sản và tận dụng sinh khối vi sinh vật
12 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
12.1 Mục tiêu tổng thể
Phân lập và chọn lọc được một số chủng vi khuẩn quang dưỡng màu tím thuộc chi
Rhodopseudomonas có khả năng loại chất hữu cơ, dinh dưỡng (N và P) và tạo sinh khối lớn
trong môi trường nước nuôi trồng thủy sản
Trang 1012.2 Các mục tiêu cụ thể
• Tập trung phân lập chủng Rhodopseudomonas ở một số điểm ven biển Thừa Thiên Huế; • Tuyển chọn chủng Rhodopseudomonas có khả năng xử lý tốt các chất thải hữu cơ, dinh dưỡng
trong môi trường nước và sinh trưởng tốt trong điều kiện nuôi nhân tạo ở phòng thí nghiệm
• Thử nghiệm sử dụng được sinh khối vi khuẩn Rhodopseudomonas để xử lý nước thải nuôi thuỷ
sản ở qui mô phòng thí nghiệm
13 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
13.1 Đối tượng nghiên cứu
Các chủng vi khuẩn quang dưỡng thuộc chi Rhodopseudomonas phân lập được từ các mẫu
bùn, mẫu nước thu tại các ao nuôi thủy sản và vùng ngập nước ven biển vùng Thừa Thiên Huế
13.2 Phạm vi nghiên cứu
Mẫu bùn và nước được thu từ các vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế Các thử nghiệm được tiến hành ở phạm vi phòng thí nghiệm
Thời gian nghiên cứu từ tháng 01 năm 2023 đến tháng 12 năm 2024
14 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1 Ph n lập các chủng vi khuẩn quang dưỡng từ môi trường ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế
• Đánh giá tốc độ sinh trưởng và sinh khối thu hồi được khi nuôi trong môi trường nước thải nuôi thủy sản
• Đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ của chủng PPB chọn lọc khi nuôi trong môi trường nước thải nuôi thủy sản,
• Đánh giá hiệu quả xử lý chất chất dinh dưỡng của chủng PPB chọn lọc khi nuôi trong môi trường nước thải nuôi thủy sản,
• Thử nghiệm ứng dụng chủng vi khuẩn quang hợp được chọn lọc trong xử lý nước ao
nuôi thuỷ sản
• Xác định khả năng xử lý chất hữu cơ (COD, BOD5) của các chủng chọn lọc; • Xác định khả năng xử lý chất dinh dưỡng (TAN, PO43-) của các chủng chọn lọc;
• Sàng lọc chủng PPB có khả năng xử lý chất hữu cơ cao (COD, BOD5), chất dinh dưỡng (TAN, PO43-) và sinh trưởng tốt (OD, VSS)
• Xác định điều kiện tự nhiên vùng thu mẫu;
• Phân lập, làm giàu các chủng vi khuẩn quang dưỡng từ các mẫu nước, bùn tự nhiên thu thập, tạo các nuôi cấy sạch;
• Xác định đặc điểm hình thái và sinh trưởng của các chủng vi khuẩn quang hợp từ các nuôi cấy vừa phân lập được;
• Chọn lọc 3-5 nuôi cấy có đặc điểm của chi Rhodopseudomonas và sinh trưởng tốt (OD);
• Xác định loài dựa vào phân tích trình tự gen 16S rDNA
15 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
15.1 Cách tiếp cận (nếu có)
PPB sống kị khí hoặc kị khí tùy tiện trong môi trường có ánh sáng Chúng là các vi sinh vật điển hình, rất phổ biến trong nước ngọt cũng như nước mặn, thường cư trú trên bề mặt bùn