TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠKHUẨN TRONG xửlý nước THẢI GIÀU TINH bột

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 49,2021 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT NGUYỄN THỊ DIỆU HẠNH1, BÙI THẢO VY1, ĐẶNG LƯƠNG PHƯƠNG THẢO1, NGUYỄN THỊ THANH THÚY1, BÙI THỊ LUYẾN2, NGUYỄN THANH HẢI2, NGUYỄN NGỌC ẨN1, PHẠM TẤN VIỆT1 Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trường Đại học Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh phamtanviet@iuh.edu.vn Tóm tắt: Xạ khuẩn nhóm vi khuẩn có khả sinh tổng hợp nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Trong nghiên cứu này, 20 chủng xạ khuẩn phân lập 10 chủng xạ khuẩn có khả sinh tổng hợp amylase ngoại bào tuyển chọn Qua định danh sơ bộ, xác định chủng VTXK10 VTXK11 có tương đồng với xạ khuẩn Amycolaptosis sp., chủng RBXK3 có độ tương đồng với chủng xạ khuẩn Streptomyces canus Chế phẩm xạ khuẩn sử dụng xử lý nước thải giàu tinh bột, kết cho thấy số BOD5 giảm 61,665,1%, giá trị COD giảm 48,7-53,8% hàm lượng tinh bột tương đối nước thải giảm 31,1-38,4% Ngoài ra, pH nước thải sau xử lý tiệm cận với giá trị trung tính Thử nghiệm ảnh hưởng nước thải xử lý lên phát triển hạt đậu xanh cho thấy hạt đậu xanh phát triển tương tự đối chứng tưới với nước cất Nghiên cứu cho thấy tiềm ứng dụng xạ khuẩn xử lý nước thải giàu tinh bột phương pháp sinh học, góp phần bảo vệ mơi trường bền vững Từ khóa: Xạ khuẩn, amylase, nước thải, Streptomyces canus, Amycolaptosis sp POTENTIAL APPLICATION OF ACTINOMYCES IN TREATMENT OF STARCHRICH WASTEWATER Abstract: Actinomyces is a group of bacteria that can produce many bioactive compounds and has been used in many different fields In this study, 20 actinomycetes strains were isolated and 10 actinomycetes strains producing extracellular amylase were selected Preliminary identification of the actinomycetes strains by analysis of 16S rDNA gene sequences showed that two strains of VTXK10 and VTXK11 display high homology to Amycolaptosis sp., while RBXK3 has high similarity with Streptomyces canus The treatment of starch-rich wastewater with actinomycetes mixture showed significant reduction of BOD5 by 61.6-65.1%, COD by 48.7-53.8%, relative starch content by 31.1-38.4%, and resulted in balancing the pH value of wastewater in neutral range The effect of treated wastewater on development of green beans was found to be similar to the control distilled water This study has shown the potential application of actinomyces in treatment of starch-rich wastewater, contributing to sustainable environmental protection Keywords: Actinomyces, amylase, wastewater, Streptomyces canus, Amycolaptosis sp GIỚI THIỆU Ô nhiễm nước vấn đề quan trọng toàn giới cần quan tâm Cùng với phát triển ngành công nghiệp, việc xử lý nước thải ngày quan tâm Nước thải không xử lý xử lý không triệt để ảnh hưởng đến hệ sinh thái sinh vật thủy sinh, ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm dẫn đến việc ô nhiễm đất canh tác nông nghiêp sức khỏe người động vật tồn cầu [1-3] Do đó, phương pháp xử lý nước thải hiệu quả, an tồn, tốn với thiết bị đơn giản nhu cầu cấp thiết để thay phương pháp sử dụng Trong phương pháp xử lý nước thải nay, phương pháp sinh học có ứng dụng vi sinh vật với ưu điểm bật ngày quan tâm Vi sinh vật đóng vai trị quan trọng vịng tuần hồn chuyển hóa vật chất từ việc phân hủy hợp chất hữu đến việc chuyển hóa kim loại nặng, ion khống sinh Việc ứng dụng loại vi sinh vật, đặc biệt nhóm xạ khuẩn xử lý nước thải báo cáo nhiều nghiên cứu trước [1-5] Xạ khuẩn xếp vào nhóm vi sinh vật có lợi sử dụng sản xuất chất trao đổi thứ cấp, ứng dụng nhiều y dược nông nghiệp [6] Các hợp chất thứ cấp có nguồn gốc từ xạ khuẩn © 2021 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 49 chất kháng sinh, kháng khối u, hợp chất kháng khuẩn, kháng oxy hóa, enzyme chất ức chế enzyme, chất điều hòa sinh trưởng thực vật vitamin ngày nghiên cứu rộng rãi chứng minh tầm quan trọng đối tượng vi sinh vật thực tiễn [6-9] Khả sinh tổng hợp nhiều loại enzyme ngoại bào khác xạ khuẩn khả chịu nhiệt chủng vi sinh vật nghiên cứu nhiều ứng dụng việc xử lý chất thải, nước thải tự nhiên [10, 11] Nước thải từ công ty sản xuất tinh bột, nhà máy chà gạo, sở sản xuất sản phẩm tinh bột có hàm lượng chất hữu hòa tan cao, nguồn nước thải có khả gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng không xử lý hiệu Xạ khuẩn ghi nhận có mật độ phong phú nguồn nước thải chủng xạ khuẩn phân lập từ nguồn thải có khả sinh tổng hợp amylase hoạt tính cao [12] Do đó, việc phân lập chọn lọc chủng xạ khuẩn có khả tham gia vào chế phẩm vi sinh để xử lý nước thải chứa hợp chất hữu tinh bột cần thiết, giúp cho trình xử lý dạng nước thải đơn giản hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường nước, không gây độc hại cho sinh vật thủy sinh Trong nghiên cứu này, tiến hành tuyển chọn chủng xạ khuẩn có khả sinh tổng hợp enzyme amylase có hoạt tính cao ứng dụng xử lý nước thải giàu tinh bột từ làng nghề sản xuất bún cho thấy hiệu khả quan Các số BOD5, COD, hàm lượng tinh bột, pH tác động lên phát triển thực vật ghi nhận có hiệu tốt so với nước thải ban đầu không xử lý với xạ khuẩn Kết nghiên cứu cho thấy tiềm ứng dụng xạ khuẩn việc xử lý nước thải giàu tinh bột, hướng tới việc giảm ô nhiễm môi trường biện pháp an toàn hiệu VẬT LIỆU & PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Phân lập xạ khuẩn Các chủng xạ khuẩn phân lập từ mẫu đất làng nghề làm bún tỉnh Tiền Giang Các mẫu đất pha loãng theo bậc 10 nhiều độ pha lỗng khác nước cất vơ trùng, 0,1 ml dung dịch đất sau pha loãng bậc pha loãng 10-6 trải lên đĩa Petri có chứa mơi trường Gause I (tinh bột tan 20,0 g; K2HPO4 0,5 g; MgSO4.7H2O 0,5 g; KNO3 1,0 g; NaCl 0,5 g; FeSO4 0,1 g; agar 20,0 g; nước cất đủ 1000 ml; pH 7,2-7,4), ủ 37C 5-10 ngày Các khuẩn lạc đặc trưng xạ khuẩn chọn lựa tiến hành cấy ria môi trường Gause I thu chủng xạ khuẩn thuần, không nhiễm tạp vi sinh vật khác Các chủng xạ khuẩn bảo quản 4C để thực thí nghiệm 1.2 Đánh giá sơ khả sinh tổng hợp amylase Khả sinh tổng hợp amylase chủng xạ khuẩn đánh giá sơ thơng qua vịng phân giải tinh bột mơi trường thạch Gause I có diện dung dịch lugol Các chủng xạ khuẩn nuôi cấy môi trường Gause I 37C 10 ngày Sau thời gian ni ủ, vịng phân giải kiểm tra thuốc thử lugol Khả sinh tổng hợp amylase để phân giải tinh bột chủng xạ khuẩn xác định cách so sánh độ lớn vòng phân giải A = D – d với D đường kính vịng phân giải d đường kính khuẩn lạc xạ khuẩn [13] 1.3 Định danh xạ khuẩn Căn vào kết khảo sát sơ khả sinh tổng hợp amylase, chủng xạ khuẩn chọn nuôi môi trường Gause I 10 ngày 37C quan sát hình thái vi thể Cấu trúc cuống sinh bào tử quan sát tiêu phịng ẩm kính hiển vi quang học độ phóng đại 1000 lần Các chủng xạ khuẩn định danh mức phân tử phương pháp giải trình tự đoạn gen 16S-rRNA với cặp mồi chuyên biệt 27mF (5'-AGAGTTTGTTTGATCMTGGCTCAG-3') 1492mR (5'GGYTACCTTGTTACGACTT-3') với chương trình PCR 95°C-5 phút, 30 chu kỳ (95°C-30 giây; 55°C-40 giây; 72°C-90 giây) 72°C-5 phút phịng thí nghiệm Cơng nghệ động vật, trường Đại học Konkuk, Hàn Quốc [14] Kết giải trình tự so sánh với sở liệu 16S-rRNA xạ khuẩn có sẵn National Center for Biotechnology Information (NCBI) công cụ BLASTN (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) 1.4 Chuẩn bị dung dịch xạ khuẩn để ứng dụng xử lý nước thải giàu tinh bột Các chủng xạ khuẩn tuyển chọn có hoạt tính sinh amylase cao nuôi cấy môi trường lỏng Gause I 37C sau ngày, thu nhận dịch tăng sinh cấy ml dung dịch tăng sinh chủng xạ khuẩn vào 50 ml môi trường lỏng Gause II (cao thịt 3,0 g, pepton 5,0 g, NaCl 5,0 g, glucose 10,0 g, nước cất đủ 1000 ml, pH 7,2-7,4) nuôi tăng sinh ngày 37C, lắc 150 vòng/phút Dịch xạ khuẩn tăng sinh sử dụng chế phẩm xạ khuẩn cho thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất bún © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 50 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 1.5 Ứng dụng xạ khuẩn xử lý nước thải giàu tinh bột Nước thải giàu tinh bột thu nhận từ sở sản xuất bún tỉnh Tiền Giang đồng thành hỗn hợp nước thải sử dụng thí nghiệm Chế phẩm xạ khuẩn phối trộn với nước thải theo tỉ lệ khác (tt/tt) 0%, 0,5%, 1,0%, 2,0% Các hỗn hợp nước thải ủ nhiệt độ phòng, lắc 150 vòng/phút thời gian 10 ngày Các tiêu tiêu biểu nước thải BOD5, COD, pH, thay đổi hàm lượng tinh bột tương đối kiểm tra trước sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn Ngoài ra, chất lượng nước thải sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn kiểm tra phát triển hạt đậu xanh với nghiệm thức tưới nước thải sau xử lý tỷ lệ khác ngày 1.6 Phương pháp xác định BOD5 COD nước thải bún Hàm lượng BOD5 COD tiêu thể nhu cầu oxy sinh học oxy hóa học cần thiết để oxy hóa lượng chất hữu hòa tan nước thải Các giá trị BOD5 COD cho thấy ô nhiễm chất hữu có chất thải cao việc kiểm tra tiêu BOD5 COD tiêu chí cho việc đánh giá chất lượng nước thải Mẫu nước thải cần phân tích xử lý sơ pha loãng với lượng khác loại nước lỗng giàu oxy hịa tan chứa vi sinh vật hiếu khí, có ức chế nitrat hóa, ủ mẫu nhiệt độ 20C thời gian xác định ngày, chỗ tối, bình đầy nút kín Nồng độ oxy hịa tan trước sau ủ xác định phương pháp quy định TCVN 6001-1:2000 ghi nhận hàm lượng BOD5 có nước thải [15] Hàm lượng COD xác định cách đun hồi lưu mẫu với lượng potassium dichromate biết trước có mặt thuỷ ngân (II) sunfate xúc tác bạc axit sunfuric đặc khoảng thời gian định, q trình phần dichromate bị khử có mặt chất có khả bị oxi hố Lượng dichromate cịn lại chuẩn độ với sắt (II) amoni sunfate Giá trị COD tính tốn từ lượng dichromat bị khử, mol dichromate (Cr2O72-) tương đương với 1,5 mol oxy (O2) [16] Các mẫu hỗ trợ phân tích cơng ty Cổ phần Kỹ thuật Tiêu chuẩn QCVN Việt Nam (537/7 Nguyễn Oanh, phường 17, quận Gò Vấp, Tp Hồ Chí Minh) 1.7 Đánh giá thay đổi hàm lượng tinh bột tương đối có nước thải sản xuất bún Hàm lượng tinh bột tương đối có nước thải giàu tinh bột xác định dựa sở phản ứng tạo màu tinh bột dung dịch lugol Dung dịch lugol chuẩn bị cách cân 2,0 g KI - nồng độ I2 0,2%, thêm nước cất vừa đủ để tạo thành dung dịch bão hòa, thêm tiếp 0,2 g I2; lượng I2 tan hết, chuyển tồn sang bình định mức 100 ml thêm nước cất đến vạch mức lắc Dung dịch chuẩn bị sử dụng ngày bảo quản lọ nâu, tránh ánh sáng Dung dịch tinh bột đun chín với hàm lượng tinh bột xác định trước, thêm vào thể tích dung dịch lugol theo tỷ lệ 5:1 thể tích cho phản ứng xuất phức màu xanh tím đặc trưng Từ đó, dựng đồ thị tương quan hàm lượng tinh bột độ hấp phụ màu bước sóng 580 nm Theo cách này, nước thải bún cho vào lượng dung dịch lugol định theo thể tích 5:1, tiến hành đo OD580nm hỗn hợp trên, dựa vào đường chuẩn, xác định thay đổi hàm lượng tinh bột tương đối có nước thải giàu tinh bột trước sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn [17] 1.8 Đánh giá chất lượng nước thải bún sau xử lý chế phẩm xạ khuẩn lên phát triển hạt đậu xanh Hạt đậu xanh ngâm với nước ấm vòng 8-12 cho nảy mầm, chuẩn bị ly nhựa, có lót sẵn lớp khăn giấy thấm đáy ly đáy ly có lỗ nước Các hạt nảy mầm phân chia vào ly nhựa này, ly chứa khoảng 10-20 hạt Nước thải chưa xử lý nước thải xử lý với chế phẩm xạ khuẩn tỉ lệ khác dùng để tưới quan sát phát triển hạt đậu xanh Thay nước thải sản xuất bún nước cất để làm mẫu đối chứng Hạt đậu xanh ủ ly nhựa đặt tối tưới ướt liên tục vòng ngày, ngày 3-4 lần để cung cấp đủ độ ẩm cho hạt phát triển Sau đó, quan sát đặc điểm nảy mầm hạt đậu xanh, đối chiếu với mẫu đối chứng nước cất [1] 1.9 Phương pháp thống kê xử lý số liệu Giá trị kết thí nghiệm trung bình lần lặp lại Số liệu tính tốn, vẽ biểu đồ Microsoft Excel 2013 xử lý thống kê phương pháp ANOVA phần mềm Statgraphics Centurion 18 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.1 Phân lập khiết chủng xạ khuẩn © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 51 Từ nhiều mẫu đất khác nhau, phân lập khiết 20 chủng xạ khuẩn Các chủng quan sát đặc điểm hình thái môi trường thạch Gause I sau ủ ngày 37C Dựa vào khác hình dạng khuẩn lạc, màu sắc khuẩn ty sắc tố khuếch tán môi trường thạch nuôi cấy Gause I, chủng xạ khuẩn phân lập kí hiệu RBXK2, RBXK3, RBXK4, RBXK5, RBXK7, RBXK8, RBXK9, RBXK10, RBXK16, RBXK17, RBXK21, RBXK22, RBXK23, VTXK10, VTXK11, VTXK17, VTXK19, VTXK20, VTXK21, VTXK22 thể bảng hình Bảng Đặc điểm hình thái đại thể chủng xạ khuẩn phân lập môi trường Gause I STT Tên xạ khuẩn 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 RBXK2 RBXK3 RBXK4 RBXK5 RBXK7 RBXK8 RBXK9 RBXK10 RBXK16 RBXK17 RBXK21 RBXK22 RBXK23 VTXK10 VTXK11 VTXK17 VTXK19 VTXK20 VTXK21 VTXK22 Kích thước khuẩn lạc (mm) 2,0±0,16 2,0±0,41 6,0±0,82 1,0±0,0 3,0±0,41 0,93±0,09 2,0±0,24 1,0±0,0 4,0±0,82 2,07±0,09 2,0±0,82 1,0±0,0 1,0±0,0 1,0±0,0 1,0±0,0 2,07±0,09 2,0±0,82 2,0±0,0 2,33±0,85 3,0±0,82 Khuẩn ty sinh dưỡng Khuẩn ty khí sinh Sắc tố tiết Trắng vàng Nâu Đỏ tím Trắng đục Trắng đục Nâu nhạt Nâu nhạt Trắng ngà Trắng Trắng Vàng cam Trắng đục Nâu nhạt Cam Trắng Vàng nhạt Trắng vàng Vàng Trắng Vàng nhạt Vàng nhạt Vàng nâu Đỏ tím Trắng đục Trắng đục Nâu đen Trắng ngà Trắng Trắng đục Vàng cam Trắng Trắng đục Nâu đậm Trắng Trắng Trắng Trắng Vàng nâu Trắng Trắng Khơng Nâu Đỏ tím Khơng Khơng Nâu Nâu nhạt Không Không Không Không Không Nâu Vàng nhạt Trắng Không Nâu nhạt Khơng Khơng Nâu vàng Hình 1: Hình thái khác chủng xạ khuẩn môi trường Gause I © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 52 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 3.2 Tuyển chọn xạ khuẩn có khả sinh enzyme amylase ngoại bào Các chủng xạ khuẩn sau phân lập tiến hành khảo sát khả sản sinh amylase ngoại bào dựa phân hủy chất tinh bột nhận diện thuốc thử lugol Căn vào vòng phân giải tinh bột đường kính khuẩn lạc, hoạt tính amylase chủng xạ khuẩn xác định sơ thể hình bảng Bảng Hoạt tính enzyme chủng xạ khuẩn sau 10 ngày nuôi cấy Xạ khuẩn Độ lớn vòng phân giải tinh bột (mm) RBXK2 RBXK3 RBXK7 RBXK16 RBXK17 RBXK23 VTXK10 VTXK11 VTXK17 VTXK20 23,0±0,2 35,0±0,2 17,0±0,3 26,0±0,3 21,0±0,3 10,0±0,2 11,0±0,3 5,0±0,1 4,0±0,1 11,0±0,1 Trong số 20 chủng xạ khuẩn phân lập kiểm tra sơ hoạt tính amylase, 10 chủng xạ khuẩn thể khả phân giải tinh bột mức độ mạnh yếu khác Các chủng xạ khuẩn RBXK2, RBXK3, RBXK16, RBXK17 thể hoạt tính amylase mạnh mẽ với đường kính vịng phân giải từ 21,0±0,3 mm đến 35,0±0,2 mm, chủng RBXK3 thể hoạt tính amylase mạnh với đường kính vịng phân giải lên đến 35,0±0,2 mm Hoạt tính amylase yếu quan sát thấy chủng xạ khuẩn VTXK11 VTXK17 với đường kính vịng phân giải 5,0±0,1 mm 4,0±0,1 mm Các chủng xạ khuẩn RBXK7, RBXK23, VTXK10, VTXK20 thể hoạt tính amylase trung bình với vịng phân giải tinh bột khoảng 10,0±0,2 mm đến 17,0±0,3 mm Với độ lớn vòng phân giải 4,0-35,0 mm, 10 chủng xạ khuẩn phân lập thể khả sản sinh amylase ngoại bào cao chủng Streptomyces S1-S8 phân lập chọn lọc từ biển nghiên cứu Sathya Rengasamy cộng (2018) với vòng phân giải tinh bột ghi nhận khoảng 4,0-20,0 mm [13], đồng thời so sánh độ lớn vòng phân giải với chủng Streptomyces sp SLBA-08 chọn lọc từ 286 chủng xạ khuẩn nghiên cứu Santos cộng (2012) chủng xạ khuẩn RBXK3 nghiên cứu có kết vòng phân giải tinh bột tương đương [18] Căn vào kết khả sản sinh amylase, chủng xạ khuẩn có hoạt tính amylase tuyển chọn để thử nghiệm sản xuất chế phẩm phục vụ cho việc xử lý nước thải giàu tinh bột Hình Hoạt tính amylase chủng xạ khuẩn dựa vịng phân giải tinh bột © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 53 Hình thái vi thể chủng xạ khuẩn chọn tiến hành quan sát tiêu phịng ẩm kính hiển vi quang học Kết quan sát cho thấy cuống sinh bào tử chủng xạ khuẩn VTXK10, VTXK11, VTXK20 có dạng gấp khúc, phân nhánh cuống sinh bào tử chủng xạ khuẩn RBXK2, RBXK3, RBXK7, RBXK16, VTXK17, RBXK17, RBXK23 có dạng xoắn, với 2-5 vịng xoắn Các chủng xạ khuẩn tiến hành định danh phương pháp sinh học phân tử với việc giải trình tự vùng 16S rRNA Kết ban đầu xác định chủng VTXK10 VTXK11 có độ tương đồng cao tương ứng với Amycolaptosis sp CD-15 Amycolaptosis sp CD-17 99,35% 98,28%, đồng thời chủng RBXK3 có độ tương đồng với Streptomyces canus với hệ số tương đồng 99% Hình Hình thái vi thể chủng xạ khuẩn độ phóng đại X1000 (bar 0,02mm) 3.3 Ứng dụng xạ khuẩn xử lý nước thải giàu tinh bột Từ kết khảo sát sơ khả sinh enzyme amylase, chủng xạ khuẩn có khả sinh amylase nuôi tăng sinh môi trường Gause II nhiệt độ phòng ngày Kiểm tra mật độ tế bào xạ khuẩn phương pháp đếm khuẩn lạc Dung dịch nuôi cấy xạ khuẩn sử dụng làm chế phẩm để ứng dụng xử lý nước thải giàu tinh bột có mật độ x 107 CFU/ml Mẫu nước thải giàu tinh bột bổ sung chế phẩm xạ khuẩn theo tỷ lệ khác (0,5%, 1,0%, 2,0%) Mẫu nước thải ban đầu không bổ sung chế phẩm xạ khuẩn sử dụng nghiệm thức đối chứng Các thử nghiệm tiến hành ủ nhiệt độ phòng, lắc 150 vòng/phút 10 ngày Các tiêu BOD5, COD, hàm lượng tinh bột sau xử lý, giá trị pH kiểm tra thể bảng Bảng 3: Giá trị BOD5, COD, tinh bột, pH nước thải giàu tinh bột sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn Tỷ lệ chế phẩm xạ khuẩn (%) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) Control 0,5% 5600a±163 2150b±204 18720ab±216 9544bb±283 Hàm lượng tinh bột tương đối (mg/l) 32,3ac±2,7 22,2bc±3,1 1,0% 2210b±82 8640cb±283 20,7bc±3,0 6,7bd±0,7 2,0% 2010b±82 9600bb±82 19,9bc±3,2 6,9bd±0,8 Giá trị pH 3,2ad±0,6 6,0bd±0,5 Sau thời gian xử lý với chế phẩm xạ khuẩn, kết cho thấy giá trị BOD5, COD, tinh bột giảm mạnh Giá trị BOD5 giảm 61,6-65,1%, giá trị COD giảm 48,7-53,8%, hàm lượng tinh bột tương đối cho thấy giảm 31,1-38,4% sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn tỷ lệ khác Sự thay đổi giá trị khác biệt nhiều xử lý nước thải giàu tinh bột với tỷ lệ chế phẩm xạ khuẩn 0,5%, 1,0%, 2,0% Các tiêu BOD5, COD giảm thể nhu cầu oxy sinh học oxy hóa học cần thiết để oxy hóa lượng chất hữu hòa tan nước thải giàu tinh bột giảm, điều cho thấy chế phẩm xạ khuẩn có hoạt tính amylase cao tham gia mạnh mẽ vào việc chuyển hóa chất hữu có nước thải này, tương © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 54 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT tự nghiên cứu sử dụng chủng xạ khuẩn Streptomyces indiaensis ACT Streptomyces hygroscopicus ACT 14 để xử lý nước thải từ nhà máy sữa với việc giảm giá trị BOD5 COD tương ứng 56,37-59,95% 51,53% 55,32% sau 10 ngày xử lý [1] thấp nghiên cứu xử lý nước thải xạ khuẩn Wael N Hozzein cộng (2012) với việc giảm giá trị BOD5 COD tương ứng 68,1-95,4% 47,7-84,7% [4], nghiên cứu More cộng (2001) với giảm COD 70-80% [19] Ngoài ra, giá trị pH nước thải ban đầu từ 3,2 dần điều chỉnh tăng mức acid yếu (pH 6,0) gần trung tính (pH 6,9) xử lý với tỷ lệ chế phẩm xạ khuẩn khác Sự điều chỉnh giá trị pH mức cần ghi nhận nghiên cứu sử dụng chủng xạ khuẩn để xử lý nước thải Amany G Madkour cộng (2019) với giá trị pH điều chỉnh từ pH 9,32 thành pH 8,283 [11] Bên cạnh đó, kết hàm lượng tinh bột tương đối nước thải giảm chứng minh khả chuyển hóa hợp chất hữu để phục vụ cho sinh trưởng phát triển xạ khuẩn, giảm thiểu chất hữu gây nhiễm nước thải Ngồi ra, kết phân tích thống kê cho thấy khơng có khác biệt đáng kể nghiệm thức bổ sung tỉ lệ chế phẩm xạ khuẩn khác (0,5%-2,0%) (ANOVA, n=3, độ tin cậy 95%) lên thay đổi giá trị BOD5, tinh bột pH nước thải sau xử lý Do đó, với kết thu nhận cho thấy hiệu tích cực đối tượng vi sinh vật việc xử lý nước thải giàu tinh bột Hình Các tiêu nước thải giàu tinh bột sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn (A) Chỉ tiêu BOD5 20C; (B) Chỉ tiêu COD 20C; (C) Sự thay đổi hàm lượng tinh bột (D) Sự thay đổi giá trị pH sau xử lý chế phẩm xạ khuẩn 3.4 Tác động nước thải giàu tinh bột xử lý với chế phẩm xạ khuẩn lên phát triển hạt đậu xanh Nước thải từ nhiều nguồn khác thải môi trường, thấm vào đất, mạch nước ngầm, vào ao, hồ, sông, suối ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển nhiều loài sinh vật khác Để đánh giá hiệu xử lý nước thải giàu tinh bột chế phẩm xạ khuẩn, tiến hành nuôi ủ hạt đậu xanh quan sát phát triển chúng tưới nước thải không xử lý, nước thải xử lý với tỷ lệ chế phẩm xạ khuẩn khác 0,5%, 1,0%, 2,0%, mẫu tưới nước cất nghiệm thức đối chứng dương Sau ngày nuôi ủ, kết phát triển hạt đậu xanh quan sát thấy thể hình © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 55 Hình Đặc điểm phát triển hạt đậu xanh tưới nước thải sản xuất bún sau xử lý với chế phẩm xạ khuẩn Kết quan sát phát triển hạt đậu xanh tưới với nước thải xử lý chế phẩm xạ khuẩn cho kết tốt cách rõ rệt không xử lý với xạ khuẩn Sự phát triển hạt đậu xanh tưới với nước thải không xử lý với chế phẩm xạ khuẩn với thân ngắn, cong, rễ ngắn, phần lớn mầm bị nhiễm khuẩn, thối nhũn Quan sát phát triển hạt đậu xanh tưới với nước thải xử lý với chế phẩm xạ khuẩn tỷ lệ 1,0% 2,0% cho thấy thân dài xấp xỉ mẫu đối chứng (75%-100% chiều dài thân so với đối chứng), nhiễm khuẩn thối nhũn bề mặt mầm giảm đáng kể với số lượng diện tích thối nhũn bề mặt giảm (1 cây/13 bị thối nhũn) Mặc dù phát triển hạt đậu xanh khơng hồn tồn tương tự đối chứng kết xác nhận hiệu xử lý nước thải giàu tinh bột chế phẩm xạ khuẩn Việc sản sinh chất trao đổi thứ cấp có khả ức chế phát triển vi khuẩn xạ khuẩn quan sát thấy nhiều nghiên cứu khác nhau, ứng dụng sản xuất kháng sinh từ xạ khuẩn, giảm thiểu tượng nhiễm khuẩn thối nhũn bề mặt mầm khẳng định hoạt động hiệu xạ khuẩn chế phẩm xử lý nước thải giàu tinh bột [6-8] KẾT LUẬN Xạ khuẩn có nhiều hoạt tính sinh học ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Việc ứng dụng xạ khuẩn chế phẩm xử lý môi trường quan tâm triển khai rộng rãi Các chủng xạ khuẩn phân lập từ nhiều nguồn khác chọn lọc sở hoạt tính phân giải tinh bột cao 10 chủng xạ khuẩn chọn lọc tiến hành thử nghiệm xử lý với nước thải giàu tinh bột Kết cho thấy nước thải nghiệm thức xử lý với chế phẩm xạ khuẩn giảm số BOD5 (61,6-65,1%), COD (48,7-53,8%), hàm lượng tinh bột tương đối (31,1-38,4%) giá trị pH cân gần trung tính (6,0-6,9) thử nghiệm với chế phẩm xạ khuẩn tỷ lệ 0,5%, 1,0%, 2,0% Ngoài ra, kết khảo sát ảnh hưởng nước thải sau xử lý xạ khuẩn lên phát triển hạt đậu xanh khẳng định thêm tiềm ứng dụng loại vi sinh vật Sự phát triển hạt đậu xanh thử nghiệm tưới nước thải có xử lý với chế phẩm xạ khuẩn tương tự với nghiệm thức đối chứng hạt đậu xanh tưới nước cất, có khác biệt đáng kể với nghiệm thức tưới nước thải không xử lý Như vậy, việc sử dụng xạ khuẩn hay yếu tố sinh học xử lý nước thải, giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất xử lý mơi trường, góp phần tạo nên mơi trường sống bền vững LỜI CẢM ƠN: Kết nghiên cứu phần đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường “Tuyển chọn xạ khuẩn phân tích đặc tính hệ enzyme amylase ngoại bào từ xạ khuẩn” , mã số 184.TP13, hỗ trợ kinh phí từ trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Do đó, chúng tơi xin chân thành cảm ơn trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ cho thí nghiệm đề tài nghiên cứu khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO B Sathy Priya, T Stalin and K Selvam, Ecosafe bioremediation of dairy industry effluent using Streptomyces indiaensis ACT and Streptomyces hygroscopicus ACT 14 and application for seed germination of Vigna radiata African Journal of Microbiology Research, 2014 8(23): p 2286-2289 Majdah Mohamed, A.A., Bioremediation of toxic heavy metals by waste water actinomycetes International Journal of Current Research, 2016 8(1): p 24870-24875 © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 56 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT Katja Bunzel, M.K., Matthias Liessc, Effects of organic pollutants from wastewater treatment plants on aquatic invertebrate communities Water Research, 2013 47(2): p 597-606 Wael, N.H., Efficiency of some actinomycete isolates in biological treatment and removal of heavy metals from wastewater African Journal of Biotechnology, 2012 11(5): p 1163-1168 Bo Zhang, Xiangyang Xu and Liang Zhu., Activated sludge bacterial communities of typical wastewater treatment plants: distinct genera identifcation and metabolic potential diferential analysis AMB Express, 2018 8(184): p 1-14 Kamjam M, S.P., Deng Z, Hong K, Deep Sea Actinomycetes and Their Secondary Metabolites Frontier in Microbiology, 2017 8: p 760-769 Bull AT, S.J., Ward AC, Goodfellow M , Marine actinobacteria; perspectives, challenges, future directions Antonie Van Leeuwehoek, 2005 87: p 65-79 Sreejetha M, D., Veena S, Kokati Venkata BR., The bioactive potential of Streptomyces variabilisDV-35 isolated from Thottada Marine sediments, Kannur, Kerala Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 2016 9(9): p 67-71 Khamna, S., A Yokota, and S Lumyong, Actinomycetes isolated from medicinal plant rhizosphere soils: diversity and screening of antifungal compounds, indole-3-acetic acid and siderophore production World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2008 25(4): p 649-655 Salma Mukhtar, A.Z., Dalaq Aiysha, Kauser Abdulla Malik and Samina Mehnaz, Actinomycetes: A Source of Industrially Important Enzymes Journal of Proteomics & Bioinformatics, 2017 10(12): p 316-319 Amany G Madkour, Moaz M Hamed and Mahmoud A Dar, Removal of ammonia and orthophosphate from domestic wastewater using marine actinomycetes Egyptian Journal of Aquatic Biology & Fisheries, 2019 23(3): p 455 – 465 Parichat Saenna, T.G., Nuttapol Onpan and Watanalai Panbangred, Actinomycetes community from starch factory wastewater Research Journal of Microbiology, 2011 6(6): p 534-542 Sathya Rengasamy Ut: Isolation, screening and determination of a-amylase activity from marine Streptomyces species International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 2018 10:122127 Weisburg WG, Barns SM, Pelletier DA, Lane DJ: 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study Journal of bacteriology, 1991 173(2): p 697-703 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC147 “Chất lượng nước”, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6001-1 : 2008 (ISO 5815-1 : 2003), Chất lượng nước-Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 1: phương pháp pha lỗng cấy có bổ sung allylthiourea Bộ Khoa học Công nghệ ban hành Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC147 “Chất lượng nước”, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6491: 1999 (ISO 6060: 1989), Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hóa học Bộ Khoa học Công nghệ ban hành Lari Vähäsalo and Bjarne Holmbom, Reliable spectrophotometric determination of starch concentration in papermaking process waters Nordic Pulp and Paper Research Journa, 2004 19(1): p 75-77 Édilla Ribeiro dos Santos, Z.N.S.T., Núria Mariana Campos, Diogo Angeli Jacinto de Souza, Aline Simões da Rocha Bispo and Rodrigo Pires Nascimento, Production of a-Amylase from Streptomyces sp SLBA-08 Strain Using Agro-Industrial By-Products Brazilian Archives Of Biology and Technology, 2012 55(5): p 793-800 More SV, J.S., Rao BS, Nair BU, Laxman RS., Chromium removal and reduction in COD of tannery effluents by actinomycetes Indian journal of environmental health, 2001 43(3): p 108-13 Ngày nhận bài: 13/05/2020 Ngày chấp nhận đăng:27/07/2020 © 2021 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ... nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 50 TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG XẠ KHUẨN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU TINH BỘT 1.5 Ứng dụng xạ khuẩn xử lý nước thải giàu tinh bột Nước thải giàu tinh bột thu nhận từ sở sản xuất... khuẩn sử dụng làm chế phẩm để ứng dụng xử lý nước thải giàu tinh bột có mật độ x 107 CFU/ml Mẫu nước thải giàu tinh bột bổ sung chế phẩm xạ khuẩn theo tỷ lệ khác (0,5%, 1,0%, 2,0%) Mẫu nước thải. .. Đánh giá thay đổi hàm lượng tinh bột tương đối có nước thải sản xuất bún Hàm lượng tinh bột tương đối có nước thải giàu tinh bột xác định dựa sở phản ứng tạo màu tinh bột dung dịch lugol Dung dịch