intTypePromotion=1
ADSENSE

Bước đầu nghiên cứu phân giải màu Congo Red bằng các chủng vi sinh được lựa chọn và phân lập từ nước thải dệt nhuộm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

12
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu nhằm phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật từ nước thải dệt nhuộm có khả năng phân giải màu Congo Red. Các chủng vi sinh được nuôi cấy và thử nghiệm hoạt tính trên môi trường PDA, độ màu suy giảm được đánh giá bằng cách so màu UV-VIS trên thang màu nồng độ Congo Red và Pt-Co, các thí nghiệm về đánh giá hình thái và định danh cũng được triển khai.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bước đầu nghiên cứu phân giải màu Congo Red bằng các chủng vi sinh được lựa chọn và phân lập từ nước thải dệt nhuộm

  1. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU PHÂN GIẢI MÀU CONGO RED BẰNG CÁC CHỦNG VI SINH ĐƯỢC LỰA CHỌN VÀ PHÂN LẬP TỪ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM Nguyễn Hồ Cát Dung1, Nguyễn Xuân Bình1, Phan Thị Mỹ Hạnh1, Lê Thị Ánh Hồng2, Trần Thành1* 1 Trường Đại học Nguyễn Tất Thành 2 Viện Sinh học Nhiệt đới – Viện Hàn lâm và Khoa học Việt Nam *Tác giả liên lạc: tthanh@ntt.edu.vn  (Ngày nhận bài: 11/04/2017; Ngày duyệt đăng: 08/05/2017) TÓM TẮT Nghiên cứu nhằm phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật từ nước thải dệt nhuộm có khả năng phân giải màu Congo Red. Các chủng vi sinh được nuôi cấy và thử nghiệm hoạt tính trên môi trường PDA, độ màu suy giảm được đánh giá bằng cách so màu UV-VIS trên thang màu nồng độ Congo Red và Pt-Co, các thí nghiệm về đánh giá hình thái và định danh cũng được triển khai. Kết quả bước đầu cho thấy từ nguồn nước thải dệt nhuộm đầu ra đã phân lập được 8 chủng vi sinh vật có khả năng phân giải màu và có đường kính phân giải từ 17 – 47mm. Thử nghiệm định lượng trong môi trường tăng sinh có bổ sung Congo Red nồng độ 1 mg/L ban đầu cho thấy sau bảy ngày các chủng đã phân giải làm giảm độ màu đi khoảng 4 lần so với nồng độ ban đầu. Từ khóa: Congo Red, vi sinh vật khử màu. INITIAL STUDY ON CONGO RED DECOLORATION BY MICROORGANISM STRAINS ISOLATED FROM DYE TEXTILE WASTEWATER Nguyen Ho Cat Dung1, Nguyen Xuan Binh1, Phan Thi My Hanh1, Le Thi Anh Hong2, Tran Thanh1* 1 NTT Hi-Tech Institute - Nguyen Tat Thanh University 2 Institute of Tropical Biology, Vietnam Academy of Science and Technology *Corresponding Author: tthanh@ntt.edu.vn ABSTRACT This research aims to isolate and select microbial strains from dyeing textile dyes capable of degrading the color of Congo Red. Microbial strains cultured and tested for activity in PDA medium, degradation of colors were evaluated by UV-VIS on Congo Red and Pt-Co concentration scale, morphological tests and identifiers are also deployed. Initial results showed that from the source of textile wastewater isolated 8 species of microorganisms were capable of color decolorization with resolution of 17-47mm diameter. Quantitative testing in PDA medium with initial Congo Red concentration of 1 mg/L showed that after seven days, the strains resolved reduced the color to about 4 times that of the original concentration. Keywords: Congo Red, biodecolourization. TỔNG QUAN đóng góp to lớn vào sự phát triển kinh tế Thuốc nhuộm tổng hợp được sử dụng của đất nước thì các thuốc nhuộm tổng rộng rãi trong ngành dệt, giấy, thực phẩm, hợp cũng mang lại không ít nhũng tác mỹ phẩm và dược phẩm. Bên cạnh những động tiêu cực đến môi trường sinh thái. 1  
  2. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 Sự thất thoát thuốc nhuộm trong quá trình được nghiên cứu, bao gồm vi khuẩn (Sani nhuộm đã dẫn đến 10-15% chất nhuộm & Banerjee, 1999), nấm (Swamy & không sử dụng vào trực tiếp nước thải Ramsay, 1999), xạ khuẩn (Zhou & (Spadarry, Isebelle, & Renganathan, Zimmermann, 1993) và tảo (Dilek, 1994). Độ màu có trong nước thải cho Taplamacioglu, & Tarlan, 1999). Hầu hết thấy cảm quan rõ ràng về nước bị ô các thuốc nhuộm azo đều được giảm nhiễm và có thể trực tiếp làm hỏng nguồn xuống bằng phương pháp kị khí với các nước tiếp nhận. Trong số đó, thuốc amin tương ứng thông qua sự phân chia nhuộm azo đặc biệt được quan tâm khi đi liên kết azo bằng azoreductase vi khuẩn vào nguồn nước tự nhiên sẽ dẫn đến sự nhưng chúng rất khó phân hủy sinh học chuyển đổi nhóm azo sang các amin thơm hiếu khí (Banat et al., 1996). Do đó, có tạo thành việc tích tụ sinh học có thể gây rất nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải ra các tác động độc hại lên sinh vật thủy dệt nhuộm bằng phương pháp sinh học sinh và thậm chí gây ra các tác động gây nhiều năm gần đây như Ruijing Li, Xun- ung thư và gây biến đổi gen trên người, an Ning và cộng sự (2015) đã nghiên cứu điển hình như Congo Red là một loại sự phai màu và phân hủy sinh học của thuốc nhuộm diazo dựa trên benziđin màu Congo Red bởi Acinetobacter ([1,1'-biphenyl]-1,4' diamin) được biết baumannii YNWH 226 với mục đích làm đến là chất gây ung thư (Zollinger, 2003). giảm Congo Red (CR) trong điều kiện Các sinh vật trong nước khi phơi nhiễm hiếu khí (Li et al., 2015), Mohamed lâu dài những thuốc nhuộm này có thể S.Mahmoud và cộng sự (2016) đã nghiên gây ra những ảnh hưởng lâu dài như tổn cứu về xử lý sinh học thuốc nhuộm Red hại đến di truyền và khả năng sinh sản (JS Azo trong nước thải dệt nhuộm bằng & HS, 2007). Aspergilus Niger strain (S.Mahmoud, Hiện nay, xử nước nước dệt nhuộm đặc K.Mostafa, A.Mohamed, A.Sobhy, & Nasr, biệt là màu nhuộm thường bằng các quá 2016), M-X. Wang và cộng sự (2014) đã trình xử lý vật lý hoặc hóa học để đạt nghiên cứu về một phương pháp xử lý được sự khử màu tốt hơn, nhưng các sinh học được thực hiện bằng cách sử phương pháp này nói chung là tốn kém, dụng có nguồn gốc từ vi sinh vật - kém hiệu quả và có hạn chế là tạo ra janthinellum Penicillium căng P1 (Wang, nhiều các chất thải nguy hại (bùn hóa Zhang, & Yao, 2014), Hala Yassin El- phẩm) khó phân huỷ. Do đó để thay thế Kassas, Laila Abdelfattah Sallam (2014) và khắc phục các nhược điểm của quá đã nghiên cứu xử lý sinh học nước thải trình hóa lý, việc xử lý bằng phương pháp dệt nhuộm bằng Chlorella Vulgaris (El- sinh học đã ngày càng nhận được sự quan Kassas & H.Y., 2014),… Nhìn chung, quá tâm do hiệu quả về chi phí của chúng, khả trình thử nghiệm xử lý sinh học các màu năng tạo ra ít bùn hơn và thân thiện môi nhuộm đang được nghiên cứu phát triển trường hơn (Banat, Nigam, Singh, & mạnh mẽ ở các nước để tìm ra phương Marchant, 1996). Do đó, để phát triển pháp xử lý thân thiện môi trường cho màu một quy trình phương pháp sinh học thực nói riêng và nước thải dệt nhuộm, in ấn tế để xử lý nước thải có chứa chất nhuộm nói chung, tuy nhiên ở Việt Nam, các có ý nghĩa rất quan trọng. nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn nhiều Hiệu quả của việc khử màu bằng vi sinh hạn chế. vật phụ thuộc vào khả năng thích ứng với Do đó, trong nghiên cứu này chúng tôi điều kiện môi trường và khả năng hoạt báo cáo về những bước đầu trong quá động của từng loại vi sinh được chọn. trình phân lập và thử nghiệm khả năng Trong thập kỷ qua, nhiều vi sinh vật có phân giải màu Congo Red với mục đích khả năng phân hủy chất nhuộm azo đã tìm ra các chủng vi sinh thích hợp để thử 2  
  3. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 nghiệm trong phòng thí nghiệm phương Nguyên tắc chung: Các ống nghiệm môi pháp xử lý bằng sinh học từ đó làm tiền trường tăng sinh loãng 10 ml có bổ sung đề để mở rộng và mở ra lối đi cho 1ml màu nhuộm Congo Red (50mg/L). phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm Các chủng được nuôi lắc tăng sinh và bằng các chế phẩm sinh học an toàn, thân được sử dụng ở nồng độ 107 (bằng pp trải thiện môi trường và kinh tế hơn cho đĩa thạch với vi khuẩn và cấy trên môi ngành dệt nhuộm ở Việt Nam. trường bán rắn với nấm) mỗi chủng được hút 50 l dịch tăng sinh bổ sung vào ống VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP nghiệm. Từ đó sau các khoảng thời gian NGHIÊN CỨU chu kỳ 1 ngày/lần sẽ đánh giá sự thay đổi Nguồn vi sinh và môi trường màu và đánh giá trên đường chuẩn đơn Nguồn vi sinh vật để phân lập từ nước màu của màu đỏ. So màu ở bước sóng = thải dệt nhuộm của Công ty TNHH Dệt 498 nm (Congo Red). Nhuộm Hưng Phát Đạt - Khu Công Ngoài ra, theo tiêu chuẩn xả thải của Việt Nghiệp Xuyên Á (Long An). Mẫu nước Nam về nước thải dệt nhuộm (QCVN 13) thải được lấy về trong can nhựa 2L và quy định về độ màu được tính trên đơn vị bảo quản lạnh 4oC. Pt – Co. Để thử nghiệm hiệu quả phân Môi trường sử dụng phân lập là PDA giải màu gần thực tế nhất, nghiên cứu (Potato Dextrose Agar) được chuẩn bị và cũng đồng thời đánh giá độ màu phân giải khử trùng bằng nồi hấp ở 121oC trong 15 dựa vào phương trình đường chuẩn màu phút. Pt – Co (bước sóng 455nm). Màu nhuộm azo sử dụng là Congo Red Đo độ hấp thu Abs của mẫu và tính toán (Sigma). nồng độ màu phân giải bằng máy so màu Quá trình sàng lọc và phân lập UV-VIS Thermo scientific- Evolution Các chủng vi sinh được phân lập bằng 60S. phương pháp pha loãng nối tiếp và cấy - Định danh các chủng vi sinh vật có khả trên đĩa thạch PDA. Các khuẩn lạc xuất năng phân giải màu dệt nhuộm Congo hiện trên đĩa thạch có tạo vòng phân giải Red hoặc biến đổi màu đỏ (Congo red) ban Phương pháp giải trình tự 16S và 28S đầu sẽ được ghi nhận về đặc điểm hình rDNA bằng cách gửi mẫu đến phòng thí thái và địa hình như hình dạng, bề mặt, độ nghiệm Nam Khoa (q7, Tp.HCM). Sau cao, sắc tố, cạnh, độ mờ đục (vi khuẩn - quá trình giải trình tự, các chủng sẽ được xạ khuẩn), màu sắc bào tử và phân bào, tra tên bằng BLAST SEARCH để đánh phân bố bào tử (nấm). giá độ tương đồng. Quá trình đánh giá khả năng phân giải màu của các chủng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Xác định khả năng phân giải màu bằng Kết quả phân lập và sàng lọc chủng phương pháp định tính: cấy ziczac Sau khi phân lập từ nước thải dệt nhuộm, Nguyên tắc chung: Cấy ziczac các khuẩn chúng tôi đã thu được 8 chủng vi sinh có lạc từ ống giống lên đĩa petri để test hoạt khả năng phân giải màu nước thải dệt tính sơ bộ và sàng lọc lựa chọn những nhuộm. Tất cả 8 chủng vi sinh đó đều là chủng có khả năng phân giải cao nhất lần nấm và được kí hiệu từ R1 đến R8. Các 1 với số lần lặp lại thí nghiệm là 3 chủng đã tìm thấy được trình bày ở bảng đĩa/mẫu. Tiêu chí để xác định hoạt lực 1. mạnh hay yếu của enzym dựa vào đường Bảng 1. Các chủng vi sinh vật có khả kính phân giải sơ bộ D (mm). năng phân giải sinh học nước màu dệt - Xác định hoạt tính phân giải màu bằng nhuộm phương pháp định lượng màu biểu kiến: 3  
  4. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 Ký Ký Mô tả Hình ảnh Mô tả hiệu hiệu Nấm, Nấm, mọc mọc sát nổi trên bề bề mặt, mặt, rìa rìa mép R1 R5 mép căng méo, lan tròn, nhân rộng, tròn vàng nhân tròn đỏ Nấm, Nấm, mọc mọc nổi nổi trên bề trên bề R2 mặt, nhân R6 mặt, tròn màu nhân đỏ tròn màu đỏ Nấm, mọc Nấm, nổi trên bề mọc nổi R3 mặt, nhân R7 trên bề tròn màu mặt, đỏ nhân đen Nấm, Nấm, mọc mọc nổi sát bề mặt, trên bề R4 rìa mép R8 mặt, méo, nhân nhân tròn đỏ tròn trắng Đánh giá khả năng phân giải màu thạch Agar. Đánh giá khả năng phân giải Sau phân lập, chúng tôi tiến hành đánh màu dựa vào đường kính phân hủy được giá định tính khả năng phân giải màu của trình bày tại bảng 2: các chủng bằng phương pháp cấy trên 4  
  5. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 Bảng 2. Đường kính của các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải màu nước dệt nhuộm Congo Red Kích Kích Ký Ký thước Hình ảnh thước Hình ảnh hiệu hiệu (mm) (mm) R1 25 R5 18 R2 17 R6 17 R3 20 R7 47 R4 37 R8 19 Từ kết quả định tính phân giải màu trên mm và chủng R7 có khả năng phân giải môi trường thạch tạm cho thấy, đường màu tốt nhất là 47 mm. kính phân giải các chủng trung bình dao Tiếp theo, chúng tôi tiến hành định lượng động từ 17 mm đến 47 mm trong đó các chủng có khả năng phân giải màu chủng R2 và R6 có khả năng phân giải nước thải dệt nhuộm Congo Red và kết thấp nhất với đường kính phân giải là 17 quả cho được là: Hình 1. Kết quả phân giải màu bằng phương pháp định lượng màu biểu kiến 5  
  6. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 Dựa trên kết quả phân giải màu bằng khác biệt hẳn so với Control, đặc biệt phương pháp định lượng màu biểu kiến chủng R7 cho kết quả màu tốt nhất, màu (hình 1), màu đỏ của các nghiệm thức đỏ gần như được phân giải hết và còn lại nhạt dần so với mẫu Control. Sau 7 ngày, màu xám trong. có thể nhận thấy độ màu của các chủng Hình 2. (A) Đồ thị thể hiện hàm lượng màu tính theo Pt-Co; (B) Đồ thị thể hiện hàm lượng màu tính theo mg/l Congo Red của các chủng phân giải màu Kết quả đồ thị (A) cho thấy quá trình khả năng phân giải màu tốt nhất từ nồng giảm màu của các nghiệm thức, sau 7 độ 1 mg/l ban đầu còn gần 0,3 mg/l ở ngày thử nghiệm tất cả các chủng đều có ngày thứ 7 (giảm hơn 3 lần). khả năng phân giải màu trong đó chủng Xem xét hình thái và định danh R4 cho kết quả kém nhất (từ R7 4.467 Pt- Dựa vào kết quả định lượng và định tính Co ban đầu xuống còn 2.217 Pt-Co) và cho thấy hiệu quả phân giải màu ở thuốc chủng R1 có khả năng phân giải màu tốt nhuộm Congo Red ở chủng R7 đạt hiệu nhất từ 4.467 Pt-Co ban còn gần 1.000 Pt- quả tốt nhất, chúng tôi tiến hành đánh giá Co ở ngày thứ 7 (giảm hơn 4 lần). hình thái và định danh chủng. Chủng vi Kết quả đồ thị (B) cho thấy, sau 7 ngày sinh vật R7 được nuôi cấy trong đĩa petri thử nghiệm tất cả các chủng đều có khả và sau ba ngày, kết quả hình thái và soi năng phân giải màu trong đó chủng R7 có bào tử trên kính hiển vi (x100) như sau:   Hình 3. (A) Kết quả hình thái của chủng R7 nuôi cấy trên đĩa pettri; (B) Hình ảnh soi bào tử chủng R7 trên kính hiển vi So sánh chuỗi 16S rRNA và 28S rRNA di truyền sử dụng các chương trình của vi sinh vật với các ngân hàng dữ liệu BLAST, kết quả cho thấy như sau: 6  
  7. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017   Hình 4. Kết quả so sánh dữ liệu di truyền trên BLAST search của chủng R7 Như vậy, dựa vào kết quả giải mã gen và chủng đều có khả năng phân giải màu so sánh với cơ sở dữ liệu thông qua Congo Red nhưng trong đó chủng R7 có BLAST search cho thấy chủng R7 có khả năng phân giải màu tốt nhất. Tính tương thích cao với chủng vi nấm theo nồng độ màu 1mg/l ban đầu, chủng Aspergillus niger. Chủng nấm này cũng R7 phân giải còn gần 0,3 mg/l ở ngày thứ đã được vài nghiên cứu quan tâm ghi 7 (giảm hơn 3 lần) và tính theo độ màu nhận và đánh giá cao về khả năng phân Pt-Co, chủng R7 cũng cho kết quả tốt giải màu. nhất hạ màu từ 4467 Pt-Co ban còn gần 1000 Pt-Co ở ngày thứ 7 (giảm hơn 4 lần). KẾT LUẬN Qua đánh giá đặc điểm hình thái, phân Qua quá trình phân lập các vi sinh vật tích 28S rRNA và tra cứu BLAST search phân giải màu trong nước thải dệt nhuộm, cho thấy chủng R7 tương tự như nghiên cứu đã thu thập được tổng cộng 8 Aspergillus niger. Mặc dù, nghiên cứu chủng có khả năng phân giải màu Congo cần phải trải qua nhiều giai đoạn thử Red có đường kính phân giải từ 17 mm nghiệm và phát triển, nhưng những lợi ích đến 47 mm trong đó tốt nhất là chủng R7 cho nó về môi trường và tiềm năng ứng (47mm). Thử nghiệm định lượng phân dụng xử lý sinh học độ màu cho các nước giải màu sau 7 ngày cho thấy tất cả các thải là rất hứa hẹn. TÀI LIỆU THAM KHẢO BANAT, I. M., NIGAM, P., SINGH, D., & MARCHANT, R. (1996). Microbial decolorization of textile dye-containing effluents: a review. Bioresource Technology, 58(3), 217 -227. doi: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(96)00113- 7. DILEK, F. B., TAPLAMACIOGLU, H. M., & TARLAN, E. (1999). Colour and AOX removal from pulping effluents by algae. Applied Microbiology and Biotechnology, 52(4), 585 - 591. doi: 10.1007/s002530051564. EL-KASSAS, & H.Y., S. (2014). L.A. Bioremediation of the textile waste effluent by Chlorella vulgaris. Egyptian Journal of Aquatic Research. JS, B., & HS, F. (2007). Aquatic toxicity evaluation of new directdyes to the Daphnia magna. Dyes Pigments, 73, 81–85. LI, R., NING, X.-A., SUN, J., WANG, Y., LIANG, J., LIN, M., & ZHANG, Y. (2015). Decolorization and biodegradation of the Congo red by Acinetobacter baumannii YNWH 226 and its polymer production’s flocculation and dewatering potential. Bioresource Technology. S.MAHMOUD, M., K.MOSTAFA, M., A.MOHAMED, S., A.SOBHY, N., & NASR, M. (2016). Bioremediation of red azo dye from aqueous solutions by aspergillus niger strain isolated from textile wastewater. Journal of Environmental Chemical Engineering. 7  
  8. Chuyên san Phát triển Khoa học và Công nghệ số 3 (1), 2017 SANI, R. K., & BANERJEE, U. C. (1999). Decolorization of triphenylmethane dyes and textile and dye-stuff effluent by Kurthia sp. Enzyme and Microbial Technology, 24(7), 433 - 437. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S0141- 0229(98)00159-8. SPADARRY, J. T., ISEBELLE, L., & RENGANATHAN, V. (1994). Hydroxyl radical mediated degradation of azo dyes: evidence for benzene generation. Environ. Sci. Technol, 28(7), 1389-1393. doi: 10.1021/es00056a031. SWAMY, J., & RAMSAY, J. A. (1999). The evaluation of white rot fungi in the decolorization of textile dyes. Enzyme and Microbial Technology, 24, 130 - 137. WANG, M.-X., ZHANG, Q.-L., & YAO, S.-J. (2014). A novel Biosorbent formed of marine-derived Penicillium janthinellum mycelial pellets for removing dyes from dye-containing wastewater. Chemical Engineering Journal. ZHOU, W., & ZIMMERMANN, W. (1993). Decolorization of industrial effluents containing reactive dyes by actinomycetes. FEMS Microbiology Letters, 107 (2- 3), 157 - 161. ZOLLINGER, H. (2003). Color Chemistry: Syntheses, Properties, and Applications of Organic Dyes and Pigments. Switzerland: Wiley-VCH. 8  
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2