intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu hoạt tính enzym ngoại bào của một số chủng Bacillus mới phân lập và khả năng ứng dụng chúng trong xử lý nước thải

Chia sẻ: K Loi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

70
lượt xem
5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của bài viết trình bày về các ứng dụng của vi khuẩn thuộc chi Bacillus trong sản xuất thực phẩm thủ công truyền thống, công nghệ lên men hiện đại, sinh học phân tử, y-dược học chữa các bệnh hiểm nghèo, mỹ phẩm, xử lý môi trường ô nhiễm, thu hồi bạc kim loại từ các phế liệu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu hoạt tính enzym ngoại bào của một số chủng Bacillus mới phân lập và khả năng ứng dụng chúng trong xử lý nước thải

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106<br /> <br /> Nghiên c u ho t tính enzym ngo i bào c a m t s ch ng<br /> Bacillus m i phân l p và kh năng ng d ng chúng<br /> trong x lý nư c th i<br /> Ngô T Thành, Bùi Th Vi t Hà*, Vũ Minh ð c, Chu Văn M n<br /> Khoa Sinh, Trư ng ð i h c Khoa h c T nhiên, ðHQGHN, 334 Nguy n Trãi, Hà N i, Vi t Nam<br /> Nh n ngày 02 tháng 4 năm 2007<br /> <br /> Tóm t t. Vi khu n thu c chi Bacillus phân b r ng rãi trong t nhiên, ña d ng v sinh thái. Các<br /> loài Bacillus ñã, ñang và ngày càng tr thành nh ng vi sinh v t quan tr ng hàng ñ u v m t ng<br /> d ng. Các ng d ng c a chúng bao trùm hàng lo t lĩnh v c, t s n xu t th c ph m th công truy n<br /> th ng ñ n công ngh lên men hi n ñ i, ñ n sinh h c phân t , y-dư c h c ch a các b nh hi m<br /> nghèo, m ph m, x lý môi trư ng ô nhi m, thu h i b c kim lo i t các ph li u. Chính vì l ñó<br /> nên ñã có ngày càng nhi u các nghiên c u sâu v chi Bacillus này cũng như m r ng ng d ng<br /> c a chúng ñ i v i ñ i s ng con ngu i. T thiên nhiên nhi t ñ i và á nhi t ñ i ña d ng c a Vi t<br /> Nam, chúng tôi ñã thu nh n các ch ng Bacillus có ho t tính phong phú t các vùng sinh thái khác<br /> nhau nh m t ng bư c xây d ng b sưu t p các ch ng c a chi vi khu n quan tr ng này. Trong k t<br /> qu nghiên c u, chúng tôi phân l p ñư c 236 ch ng Bacillus t các m u ñ t và nư c th i khác<br /> nhau, trong ñó ñã kh o sát ho t tính các enzym ngo i bào như proteaza, amylaza và CMC-aza c a<br /> 236 ch ng. Trong s ñó, các ch ng T20, TR6 và TH5 có tác d ng t t trong x lý nư c th i. Các<br /> giá tr BOD5 c a nư c th i nhà máy s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i ñư c x lý l c có và không có<br /> d ch nuôi ch ng T20 l n lư t là 1250 và 730mg/L. Các giá tr BOD5 c a nư c th i y ñư c x lý<br /> l c có và không có huy n d ch t bào TR6 l n lư t là 800 và 610mg/L. Các giá tr BOD5 c a nư c<br /> th i sông Tô L ch x lý l c có và không có d ch nuôi ch ng TH5 pha loãng l n lư t là 165 và<br /> 92mg/L.<br /> T khóa: Bacillus.spp, enzyme, wastewater treatment.<br /> <br /> 1. ð t v n ñ<br /> <br /> ∗<br /> <br /> ch y t y r a [1,2], công nghi p th c ph m bánh k o - ñ u ng [3,4], công nghi p dư c<br /> ph m [5], công nghi p thu c da [1,6], công<br /> nghi p d t [5], và trong x lý ch t th i [1,7].<br /> Riêng v ng d ng vi khu n này trong x lý<br /> nư c th i thì chưa th y tài li u nào công b .<br /> Tuy nhiên, như trên ñã nói, nhi u enzym ngo i<br /> bào c a Bacillus là enzym thu phân các phân<br /> t h u cơ l n, và vì trong nư c th i sinh ho t và<br /> nư c th i t công nghi p th c ph m nói chung<br /> r t giàu ch t h u cơ nên vi c ng d ng vi<br /> <br /> Vi khu n thu c chi Bacillus có ti m năng<br /> l n v các enzym ngo i bào. Nhi u trong s các<br /> enzym ngo i bào này là nh ng enzym thu<br /> phân các phân t h u cơ l n. Chính vì th vi<br /> khu n này có nhi u ng d ng trong các lĩnh<br /> v c khác nhau [1] như: công nghi p s n xu t<br /> <br /> _______<br /> ∗<br /> <br /> Tác gi liên h . ðT: 84-4-38588856<br /> E-mail: habtv@vnu.edu.vn<br /> <br /> 101<br /> <br /> 102<br /> <br /> N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106<br /> <br /> khu n này ñ x lý các lo i nư c th i ñó là có<br /> tri n v ng. Bài báo này trình bày ba ho t tính<br /> enzym thu phân ngo i bào c a m t s ch ng<br /> Bacillus và thăm dò kh năng ng d ng ñ x<br /> lý nư c th i sông Tô L ch và nư c th i nhà máy<br /> s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i. Nh ng ch ng<br /> này n m trong s 236 ch ng m i phân l p t<br /> các vùng ñ a lý khác nhau nh m khai thác tính<br /> ña d ng v sinh lý và s thích ng b ng enzym<br /> c a Bacillus [8].<br /> <br /> 3. K t qu và th o lu n<br /> 3.1. Phân l p Bacillus<br /> T các m u ñ t<br /> các vùng ñ a lý thu c<br /> nhi u t nh khác nhau, ñã phân l p ñư c 236<br /> ch ng Bacillus. M t s ch ng ñã ñư c ki m tra<br /> v các ho t tính enzym thu phân ngo i bào,<br /> như ñư c trình bày dư i ñây.<br /> <br /> 2. Nguyên li u và phương pháp nghiên c u<br /> T20<br /> <br /> 2.1. Vi sinh v t<br /> Các ch ng Bacillus dùng trong nghiên c u<br /> ñư c phân l p t ñ t nhi u vùng ñ a lý và t<br /> nư c th i sông Tô L ch Hà N i cũng như nư c<br /> th i nhà máy s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i.<br /> 2.3. Phân l p Bacillus<br /> Các m u phân l p ñư c pha loãng t i ñ<br /> pha loãng c n thi t r i ñư c x lý nhi t 800C<br /> trong 15 phút, sau ñó ñư c c y g t lên môi<br /> trư ng th ch dinh dư ng. Nuôi nhi t ñ 28300C trong 24 gi . Các khu n l c m c lên ñư c<br /> ki m tra hi n vi và ki m tra các ñ c ñi m khác,<br /> n u phù h p v i các ñ c ñi m c a Bacillus thì<br /> ñư c c y chuy n sang th ch nghiêng ñ b o<br /> qu n.<br /> <br /> M27<br /> <br /> Hình 1. Vùng phân hu gelatin c a hai ch ng T20<br /> và M27.<br /> <br /> 3.2 Ho t tính proteaza<br /> - Các ch ng T20 và M27 th hi n ho t tính<br /> phân hu gelatin và phân hu s a g y, như nêu<br /> trong hình 1 trong ñó ch ng T20 m nh hơn<br /> ch ng M27.<br /> - Các ch ng TR1, TR5, TR6, TR12, TR13<br /> và TR14 th hi n m t ho t tính proteaza ñư c<br /> c m ng b i 1% s a g y, như nêu trong hình 2.<br /> <br /> 2.3. Xác ñ nh ho t tính proteaza, amylaza và<br /> xenlulaza (CMC-aza)<br /> Các ho t tính này ñư c xác ñ nh theo k<br /> thu t khu ch tán trên th ch<br /> 2.4. Xác ñ nh nhu c u oxy sinh hoá 5 ngày<br /> (BOD5) (Theo tiêu chu n Vi t Nam ISO<br /> 5815:1989).<br /> Hình 2. Tác d ng c m ng c a s a g y ñ i v i ho t<br /> tính proteaz a c a 6 ch ng TR.<br /> <br /> N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106<br /> <br /> 103<br /> <br /> b ng tinh b t v i cùng lư ng thì 17/20 ch ng<br /> th hi n vòng phân hu tinh b t (hình 5).<br /> <br /> Hình 3. Kh năng phân hu s a g y c a 20 ch ng<br /> (TH1-TH20) trên môi trư ng MP.<br /> <br /> - Các ch ng t TH1ñ n TH20 th hi n kh<br /> năng phân hu s a g y như trên hình 3, trong<br /> ñó các ch ng TH5 và TH8 là m nh nh t.<br /> 3.3. Ho t tính amylaza<br /> - Các ch ng T20 và M27, trong th nghi m<br /> c y ñi m, ñ u th hi n ho t tính amylaza, v i<br /> ñư ng kính vòng phân hu b ng 19,5 và 20mm<br /> theo th t .<br /> - Các ch ng TR4, TR6, TR8, TR10, TR12,<br /> và TR14, trong th nghi m ñ c l , m c dù<br /> không th hi n ho t tính amylaza ngo i bào trên<br /> môi trư ng HA d ch th nhưng ñã th hi n ho t<br /> tính này trên môi trư ng HA d ch th +1% tinh<br /> b t (hình 4).<br /> <br /> Hình 5. Ho t tính phân hu tinh b t c a các ch ng t<br /> TH1 ñ n TH20. Bên trái là các l ñư c tra d ch nuôi<br /> các ch ng trên môi trư ng HA+1% tinh b t; t t c<br /> các ch ng ñ u không th hi n ho t tính phân hu<br /> tinh b t, ñây ch trình bày m t s ch ng trong ñó.<br /> Bên ph i là các l ñư c tra d ch nuôi các ch ng trên<br /> môi trư ng HA trong ñó glucoza ñư c thay b ng<br /> tinh b t, k t qu là m t s ch ng th hi n ho t tính<br /> phân hu tinh b t.<br /> <br /> 3.4. Ho t tính CMC-aza<br /> - Hai ch ng T20 và M27 ñ u th hi n ho t<br /> tính CMC-aza m c 20mm, theo th nghi m<br /> c y ñi m trên môi trư ng MT4.<br /> - Các ch ng t TR1 ñ n TR14, tr ch ng s<br /> 10, t t c ñ u th hi n ho t tính CMC-aza trên<br /> môi trư ng HA ki m (hình 6a), và ho t tính này<br /> tăng lên ñáng k n u môi trư ng nuôi ñư c b<br /> sung CMC (hình 6b).<br /> <br /> Hình 4. Tác d ng c m ng c a tinh b t ñ i v i<br /> amylaza c a 7 ch ng nghiên c u.<br /> <br /> - Các ch ng t TH1 ñ n TH20, trong th<br /> nghi m ñ c l , ñ u không th hi n ho t tính<br /> phân hu tinh b t trên môi trư ng HA và môi<br /> trư ng HA + 1% tinh b t. Tuy nhiên, n u<br /> glucoza trong môi trư ng HA ñư c thay th<br /> <br /> Hình 6a. Các ch ng t TR1 ñ n TR14 nuôi trên môi<br /> trư ng HA ki m, tr ch ng s 10, ñ u th hi n vòng<br /> ho t tính CMC-aza, theo th nghi m ñ c l .<br /> <br /> 104<br /> <br /> N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106<br /> <br /> Nhìn chung, c ba ho t tính enzym nói trên<br /> (proteaza, amylaza và CMC-aza) các ch ng<br /> nghiên c u là r t ña d ng, c v m c ñ ho t<br /> tính và v m c ñư c c m ng. ði u ñó t o<br /> nhi u kh năng l a ch n nh ng ch ng thích<br /> h p cho m c ñích x lý môi trư ng ô nhi m<br /> h u cơ.<br /> 3.5. Thăm dò kh năng x lý nư c th i<br /> Hình 6b. Các ch ng TR mang s hi u 1, 3, 5, 7, 9,<br /> 11, 13 th hi n m t ho t tính CMC-aza ñư c c m<br /> ng b ng CMC m c ñ khác nhau.<br /> <br /> Các ch ng t TH1 ñ n TH20 ñ u không<br /> bi u hi n ho t tính CMC-aza trên môi trư ng<br /> HA, nhưng 14 ch ng trong s ñó bi u hi n ho t<br /> tính này trên môi trư ng HA+1% CMC (hình 7).<br /> <br /> 3.5.1. X lý nư c th i nhà máy s a<br /> Vinamilk Gia Lâm Hà N i<br /> D ch nuôi 4 ngày tu i c a ch ng T20 trên<br /> môi trư ng HA ñư c lo i b t bào và dùng làm<br /> ch ph m (ch ph m T20), ñư c b sung vào<br /> nư c th i theo t l 1/2 (v/v) và x lý hi u khí<br /> l c. Hình 8 cho th y ch ph m T20 làm gi m<br /> ñáng k BOD5 c a nư c th i ñư c x lý, xu ng<br /> còn 730, so v i 1250mg/L c a công th c x lý<br /> l c không có ch ph m.<br /> <br /> Ký hi u ch ng<br /> <br /> Hình 7. Kh năng phân hu CMC c a các ch ng t<br /> TH1 ñ n TH20, theo th nghi m ñ c l . 14 ch ng<br /> có ñư ng kính vùng phân hu > 10mm là nh ng<br /> ch ng có ho t tính.<br /> <br /> Hình 9. Tác d ng c a ch ph m TR6 trong x lý<br /> nư c th i. ð i ch ng 1: M u nư c th i không x lý.<br /> ð i ch ng 2: M u nư c th i x lý l c không b sung<br /> ch ph m.<br /> <br /> Hình 8. Tác d ng c a ch ph m T20 trong x lý<br /> nư c th i. ð i ch ng 1: M u nư c th i không x lý.<br /> ð i ch ng 2: M u nư c th i x lý l c không b<br /> sung ch ph m.<br /> <br /> Trong m t thí nghi m khác, 10ml huy n<br /> d ch t bào TR6 có OD600 = 0,6 ñư c b sung<br /> vào 50ml nư c th i trư c khi x lý l c. Hình 9<br /> cho th y ch ph m này làm gi m rõ r t BOD5<br /> c a nư c th i, xu ng còn 610 so v i 800mg/L<br /> c a m u x lý l c không b sung ch ph m.<br /> <br /> N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106<br /> <br /> 105<br /> <br /> ph m bào t có th là m t gi i pháp khác nh m<br /> tránh hi u ng ph có th có v a nêu.<br /> <br /> 4. K t lu n<br /> <br /> Hình 10. Hi u qu x lý nư c th i b ng ch ph m<br /> TH5. Hai công th c x lý v i ch ph m là XL2 và<br /> XL3 xem chi ti t trong bài.<br /> <br /> 3.5.2. X lý nư c th i sông Tô L ch<br /> Huy n d ch t bào ch ng TH5 có OD600 =<br /> 1,7 ñư c dùng hai n ng ñ , như trong các<br /> công th c thí nghi m sau ñây:<br /> + ðC 1 (ñ i ch ng 1): nư c th i trư c x lý.<br /> + ðC 2 (ñ i ch ng 2): nư c th i ñ yên<br /> không l c, 300 C, 5 ngày.<br /> + XL 1: x lý l c 200 vòng/phút, 300C, 5<br /> ngày.<br /> + XL 2: x lý l c có ch ph m (10ml/50ml<br /> nư c th i), 200 vòng/phút, 300C, 5 ngày.<br /> + XL 3: x lý l c có ch ph m (10m ch<br /> ph m pha loãng g p ñôi/50ml nư c th i), 200<br /> vòng/phút, 300C, 5 ngày.<br /> Hình 10 cho th y ch ph m TH5 hai n ng<br /> ñ khác nhau (công th c XL2 và XL3) làm<br /> gi m m nh BOD5 xu ng còn 116,67 và<br /> 92,2mg/L theo th t , so v i 165,55mg/L<br /> công th c x lý không có ch ph m. ði u ñáng<br /> chú ý là n ng ñ th p c a ch ph m (công<br /> th c XL3) hi u qu x lý l i cao hơn n ng ñ<br /> cao c a ch ph m (công th c XL2). ði u này<br /> có th liên quan ñ n m t hi u ng ph : vi c ñưa<br /> ch ph m n ng ñ cao vào nư c th i có th<br /> cũng ñưa thêm ch t h u cơ vào ñó, do ñó bù l i<br /> m t ph n BOD ñư c gi m do tác d ng c a ch<br /> ph m. Vì v y trong th c ti n x lý, s d ng ch<br /> <br /> ðã phân l p ñư c 236 ch ng Bacillus t<br /> các m u ñ t và nư c th i khác nhau, trong ñó<br /> ñã kh o sát ho t tính các enzym ngo i bào như<br /> proteaza, amylaza và CMC-aza c a 236 ch ng.<br /> Trong s ñó, các ch ng T20, TR6 và TH5 có<br /> tác d ng t t trong x lý nư c th i. Các giá tr<br /> BOD5 c a nư c th i nhà máy s a Vinamilk Gia<br /> Lâm Hà N i ñư c x lý l c có và không có d ch<br /> nuôi ch ng T20 l n lư t là 1250 và 730mg/L.<br /> Các giá tr BOD5 c a nư c th i y ñư c x lý<br /> l c có và không có huy n d ch t bào TR6 l n<br /> lư t là 800 và 610mg/L. Các giá tr BOD5 c a<br /> nư c th i sông Tô L ch x lý l c có và không<br /> có d ch nuôi ch ng TH5 pha loãng l n lư t là<br /> 165 và 92mg/L.<br /> <br /> L i c m ơn<br /> Công trình có s h tr c a chương trình<br /> NCCB trong KHTN (B KH&CN). Các tác gi<br /> xin chân thành c m ơn PGS.TS Ki u H u nh<br /> ñã ñ c và góp cho b n th o.<br /> <br /> Tài li u tham kh o<br /> [1] R. Gupta, Q.K. Beg, P.Lorenz, Bacterial alkaline<br /> proteases: molecular approaches and industrial<br /> applications, Appl Microbiol Biotechnol 59<br /> (2002) 15.<br /> [2] H. Outtrup, T.S. Jorgensen ST, The importance<br /> of Bacillus species in the production of industrial<br /> enzymes. In: Berkeley R, Heyndrickx M, Logan<br /> N, De Vos P (eds), Applications and<br /> systematics of Bacillus and relatives, Blackwell<br /> publishing, UK, 2002, pp 206-218.<br /> [3] P.G. Dalev, Utilization of waste feathers from<br /> poultry slaughter for production of a protein<br /> concentrate, Bioresour Technol 48 (1994) 265.<br /> <br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2