PHÂN LẬP SÀNG LỌC TUYỂN CHỌN CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY NHỰA POLYETYLEN

TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION JOURNAL OF SCIENCE Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 ISSN: 1859-3100 Vol 17, No 12 (2020): 2198-2209 Website: http://journal.hcmue.edu.vn Bài báo nghiên cứu * PHÂN LẬP SÀNG LỌC TUYỂN CHỌN CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY NHỰA POLYETYLEN Đặng Thị Ngọc Sang*, Lê Thị Cúc Dung, Nguyễn Thúy Hương Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam * Tác giả liên hệ: Đặng Thị Ngọc Sang – Email: sandang11@gmail.com Ngày nhận bài: 22-9-2020; ngày nhận sửa: 02-12-2020; ngày duyệt đăng: 28-12-2020 TÓM TẮT Việc sử dụng polyetylen tăng lên theo thời gian việc phân hủy trở thành thách thức lớn hàng năm, khoảng 500 tỉ đến 1000 tỉ túi nhựa tiêu thụ tồn cầu Nghiên cứu nhằm mục đích phân lập sàng lọc tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân hủy nhựa polyetylen Nghiên cứu tiến hành phân lập thu thập chủng chuẩn, từ 25 chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE, qua sàng lọc định danh tuyển chọn chủng Bacillus drentensis (chủng phân lập), Bacillus subtilis ATCC 5230, Aspergillus oryzae ATCC 10124 có tiềm phân hủy PE Các kết khảo sát khả giảm trọng lượng PE (48,8%); khoảng cách PE cách bề mặt môi trường; độ bền kéo; thay đổi FTIR thay đổi cấu trúc bề mặt PE (SEM) chứng minh khả phân hủy PE chủng an toàn ưu Bacillus drentensis Nghiên cứu kiến nghị cần khảo sát với chủng ứng viên bảo quản sưu tập Từ khóa: phân hủy sinh học; FTIR; polyetylen; SEM Giới thiệu Ngày nay, Polyethylene (PE) loại nhựa nhiệt dẻo sử dụng phổ biến chúng có đặc tính bền, đa dạng, tiện dụng rẻ Các loại nhựa nhiệt dẻo sử dụng nhiều PE, PP, PVC PET Trong cấu tiêu thụ vật liệu nhựa toàn cầu năm 2017, PE (với dẫn xuất HDPE, LDPE, LLDPE) PP chiếm tỉ trọng cao với 28% 20% đứng thứ cấu tiêu thụ PVC với 12% (Muhonja, Christabel, Makonde, Magoma, & Imbuga, 2018) Ở Việt Nam, lượng tiêu thụ sản phẩm nhựa tăng lên nhanh chóng Các thống kê nghiên cứu Việt Nam chưa cung cấp thông tin cụ thể lượng, loại thành phần nhựa thải mơi trường, mà có số nghiên cứu chất thải nhựa nói chung số địa phương Phân tích tổng hợp sinh thái quốc gia (NCEAS) Hoa Kì cơng bố kết nghiên cứu Tạp chí Science (tháng 2/2015), Việt Nam, ước tính lượng nhựa thải biển khoảng 0,28-0,73 triệu tấn/năm (chiếm 6% tổng lượng nhựa thải biển giới), đứng thứ danh sách quốc gia có lượng nhựa thải biển nhiều (Jambeck et al., 2015) Cite this article as: Dang Thi Ngoc Sang, Le Thi Cuc Dung, & Nguyen Thuy Huong (2020) Isolating, screening and selecting polyethylen able of degrading microorganisms Ho Chi Minh City University of Education Journal of Science, 17(11), 2198-2209 2198 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Hiểm họa từ rác nhựa thể chỗ chất liệu bền, chậm phân hủy lại dễ sản xuất Nhựa chất liệu không tự phân hủy sinh học mà phân hủy ánh sáng mặt trời phân rã thành mảnh nhỏ Nhựa trở thành thứ gây ô nhiễm mơi trường lớn có lịng đất, khơng khí đại dương (Jambeck et al., 2015) Để thực việc giảm thiểu chất thải nhựa vào mơi trường trì quản lí bền vững chất thải nhựa, Việt Nam cần có chiến lược cụ thể hành động thiết thực quản lí nhựa thải, đồng thời cần tham khảo cách quản lí, xử lí quốc gia giới, hướng đến tái sử dụng, tạo sản phẩm thay có nguồn gốc sinh học, phân hủy sinh học Phân hủy sinh học định nghĩa q trình làm biến chất vật liệu PE thông qua vi sinh vật Trong q trình cần có tham gia nhiều loại vi sinh vật khác bị chi phối yếu tố như: đặc điểm polymer, loại vi sinh vật chất trình tiền xử lí Trong q trình phân hủy polymer chuyển thành monomer sau monomer khống hóa Phần lớn polymer q lớn để qua màng tế bào nên chúng phải khử thành monomer trước hấp thụ phân hủy tế bào vi sinh vật Suốt trình phân hủy exoenzyme từ vi sinh vật phá vỡ polymer phức tạp tạo phân tử nhỏ chuỗi ngắn ví dụ như: oligomer, dimer, monomer chuỗi ngắn đủ nhỏ để vượt qua màng bán thấm bên vi khuẩn sau sử dụng nguồn carbon lượng Khi sản phẩm cuối CO , H O hay CH hồn thành q trình phân hủy sinh học polymer (như trích dẫn Shah et al., 2008) Vì PE chất tổng hợp nhân tạo nên khó phân hủy sinh học qua nhiều thực nghiệm tiến hành từ năm 1975 đến (Sangale, Shahnawaz, & Ade, 2012) Nhiều nghiên cứu tìm số chủng giống vi sinh vật có khả phân hủy PE song số lượng hạn chế đa số chủng tìm thấy chủng gây bệnh (Mierzwa-Hersztek, Gondek, & Kopec, 2019) Mục tiêu nghiên cứu tìm thêm chủng vi sinh vật an tồn có hoạt tính phân hủy PE, đồng thời khảo sát chủng tìm thấy trước để tìm chủng vừa mang hoạt tính phân hủy PE cao vừa an toàn, đồng thời định hướng hỗ trợ cho giai đoạn phân hủy PE, nhằm rút ngắn thời gian làm sở cho việc ứng dụng tạo chế phẩm, chủ động việc tăng nhanh trình phân hủy tự nhiên góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường rác thải nhựa Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng - Loại PE lựa chọn đồng thực nghiệm LDPE có độ dày 22,5 µm, khơng có xúc tác phụ gia - Môi trường: + LCFBM (KH₂PO₄: 0,7g; K₂HPO₄: 0,7g; MgSO 7H O: 0,7g; NH₄NO₃: 1g; NaCl: 0,005g; FeSO 7H O: 0,002g; ZnSO 7H O: 0,002g; MnSO H O: 0,001g; nước cất: 1000mL; PE: 1g) môi trường lỏng đặc hiệu với nguồn carbon PE Giúp chọn lọc vi khuẩn có khả phân hủy PE (Yang et al., 2014) 2199 Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM + LCFSDA (nước cất: 1000mL; peptone: 10g; PE: 1g) môi trường lỏng đặc hiệu với nguồn carbon PE Giúp chọn lọc chủng nấm có khả phân hủy PE + CFBAM (được chuẩn bị cách bổ sung thêm 15g agar vào 1000mL môi trường LCFBM) môi trường thạch giúp phân lập vi khuẩn phân hủy PE (Yang et al., 2014) + CFBSDA (được chuẩn bị cách bổ sung 15g agar vào 1000mL môi trường LCFSDA) môi trường thạch dùng phân lập nấm + NB (tryptone: 10g; cao thịt: 5g; NaCl: 5g; nước cất: 1000mL), NA (được chuẩn bị cách bổ sung thêm 15g agar vào 1000mL môi trường NB) Môi trường chứa hàm lượng dinh dưỡng chuẩn cho đa số loài vi khuẩn sử dụng hỗ trợ phân lập vi sinh vật + SDA (dextrose (glucose): 40g; peptone: 10g; agar: 15g; nước cất: 1000mL) môi trường hỗ trợ tăng sinh nấm - Các mẫu đất thu thập từ địa điểm khác (bảng 1) Thành phố Hồ Chí Minh Bảng Các địa điểm thu mẫu đất cho việc phân lập vi sinh vật Mẫu Địa Khu luân chuyển rác Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12 Đất có lẫn mẫu nhựa PE cơng viên Lê Thị Riêng, Quận 10 Khu đất trống nơi tập trung rác ven kênh nước đen đường CN1, Phường Sơn Kỳ, Quận Tân Phú - Các chủng chuẩn: Bacillus subtilis ATCC 5230; Aspergillus niger ATCC 6275; Aspergillus oryzae ATCC 10124; Streptococcus lactis ATCC 11454; Aspergillus glaucus ATCC 14567; Brevibaccillus borstelensis ATCC 51667 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu Thu thập chủng giống Phân lập hoạt hóa giống Đánh giá tiềm phân hủy PE chủng phân lập - Giống chuẩn - Chủng phân lập từ môi trường đất - Chủng phân lập từ mẫu PE mục - Phân lập môi trường CFBAM CFBSDA - Hoạt hóa mơi trường NA SDA - Khoảng cách PE cách bề mặt môi trường - Độ bền kéo đứt Bộ chủng (định danh) Đánh giá khả phân hủy PE chủng tiềm - Trọng lượng PE - Độ chịu lực - Thay đổi tính kị nước - FTIR - SEM Bảo quản chủng (đông sâu) 2200 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM 2.2.2 Thu thập trữ mẫu - Các mẫu đất thu thập từ địa điểm khác Thành phố Hồ Chí Minh Bảng - Phương pháp thu thập trữ mẫu: dùng dao lấy mẫu đất bên miếng PE bị phân hủy cho vào túi nilon, ghi đem trữ tủ lạnh nhiệt độ 4oC-8oC Mẫu đất lưu trữ Phịng Thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ Sinh học, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh 2.2.3 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE a Tuyển chọn sơ chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE Lấy 20g đất/mẫu cho vào cốc thủy tinh làm nhuyễn, pha loãng mẫu nồng độ pha loãng khác nhau: 10-4, 10-5, trộn mẫu hút 0,5 ml dịch pha loãng nồng độ cho vào đĩa môi trường đặc hiệu dùng phân lập vi sinh vật phân hủy PE CFBAM CFBSDA với nguồn carbon PE Mẫu ủ tủ 37oC 21 ngày Những khuẩn lạc phát triển môi trường cấy chuyển nhiều lần môi trường NA (vi khuẩn) SDA (nấm) để tuyển chọn chủng trước cấy chuyển sang môi trường chọn lọc LCFBM LCFSDA Chỉ tiêu theo dõi gồm: khoảng cách PE cách bề mặt môi trường LCFBM, LCFSDA độ chịu lực PE b Định danh bảo quản chủng - DNA tổng số tách chiết sau vùng gen 16s-rDNA khuếch đại phản ứng PCR từ DNA tổng số - Sản phẩm phân tích máy đọc trình tự ABI PRISM 3100 Avant Genetic Analyzer, xử lí phần mềm BioEdit Từ kết giải trình tự, so sánh trình tự thu với ngân hàng gen để xác định lồi Mức độ tương đồng trình tự gen vùng 16S-rDNA so sánh với trình tự NCBI - Mẫu phân tích Cơng ty TNHH Thương mại Dịch vụ Nam Khoa Thành phố Hồ Chí Minh - Các giống VSV sau định danh bảo quản phương pháp lạnh sâu -70oC 2.2.4 Phương pháp phân tích tiêu - Đo trọng lượng PE Sự phân hủy xảy biết đổi nhóm etylen cấu trúc PE thành hợp chất khác nên xuất giảm trọng lượng mẫu PE thí nghiệm Đánh giá dựa vào tiêu: + Đo vị trí PE cách bề mặt mơi trường ni cấy thước kẹp + Các PE sau rửa sạch, sấy khô cân để xác định khối lượng - Đo độ chịu lực: dựa vào hai thông số độ bền kéo đứt độ giãn đứt vật liệu, đó: + Độ bền kéo đứt lực lớn mà mẫu thử chịu bị kéo đứt, hiểu dùng lực tác động tăng dần đến vật liệu dạng sợi hay trụ bị đứt; 2201 Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM + Độ giãn đứt tuyệt đối phần chiều dài mẫu thử tăng thêm thời điểm đứt Độ giãn đứt tương đối tỉ số độ giãn đứt tuyệt đối so với độ dài ban đầu mẫu thử, tính phần trăm; + Sử dụng máy kéo nén vạn trục, trục với ngàm kẹp phù hợp để đo độ chịu lực mẫu PE - Đo quang phổ (FTIR): máy đo quang phổ FTIR dùng để nghiên cứu dao động cấu trúc phân tử, để xác định độ tinh khiết chất, phân tích định lượng - Khảo sát thay đổi cấu trúc PE kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope – SEM) Chụp SEM thực Phịng Cơng nghệ Nano, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 2.2.5 Phương pháp thu thập xử lí số liệu Thí nghiệm bố trí với ba lần lặp, số liệu thu thập, xử lí phần mềm Excel SPSS version 22.0 Kết thảo luận 3.1 Phân lập, thu thập sàng lọc chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE Từ 12 mẫu rác nilon mục, nghiên cứu phân lập mơi trường đặc hiệu CFBAM 12 chủng (được kí hiệu B1=> B12) môi trường đặc hiệu LCFSDA chủng (được kí hiệu F1=> F7) Với số chủng phân lập, kết hợp với chủng chuẩn (mục 2.1) ghi nhận có khả phân hủy PE (như trích dẫn Mierzwa-Hersztek, Gondek, & Kopec, 2019, p.605; Sangale, Shahnawaz, Ade, 2012, p.4-7) Đề tài tạo 25 chủng vi sinh vật ứng viên cho nghiên cứu Từ 25 chủng cấy chuyền ổn định nuôi cấy, tiến hành sàng lọc chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE thông qua tiêu là: khoảng cách PE cách bề mặt môi trường độ chịu lực PE có đặc tính nhẹ kị nước tồn môi trường lỏng chúng bề mặt môi trường, đồng thời ngăn cách tiếp xúc vi sinh vật với bề mặt PE, PE bắt đầu chìm dần mơi trường lỏng (xác định thơng qua khoảng cách PE cách bề mặt môi trường) tức dấu hiệu tính kị nước PE giảm dần có thay đổi so với ban đầu lực liên kết monomer yếu Kết khảo sát tiêu sau 21 ngày nuôi cấy thể qua Bảng 2202 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Bảng Sàng lọc chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Kí hiệu/ Chủng B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 Bacillus subtilis ATCC 5230 Streptococcus lactis ATCC 11454 Brevibaccillus borstelensis ATCC 51667 Aspergillus niger ATCC 6275 Aspergillus oryzae ATCC 10124 Aspergillus glaucus ATCC 14567 Khoảng cách PE cách bề mặt môi trường (mm) 1,2 3,0 2,5 2,0 5,0 3,5 4,2 5,0 5,5 1,8 3,0 2,5 0,5 0,8 1.2 1,0 1,0 1,5 3,0 4,5 3,5 2,5 1,5 4,0 2,0 Độ bền kéo đứt (GPa) 29,2 27,2 28,0 28,5 26,5 27,2 26,9 26,2 26,0 28,2 27,3 28,1 31,2 30,1 29,5 30,0 29,8 29,2 27,5 27,0 27,4 28,2 29,0 27,1 28,8 Kết thu nhận Bảng cho thấy, 25 chủng ứng viên có khả sinh trưởng mơi trường đặc hiệu có bổ sung PE nguồn carbon Trong 25 chủng vi sinh vật chủng, có chủng sinh trưởng mạnh Trong gồm có chủng phân lập kí hiệu B5, B7, B8, B9 chủng chuẩn Bacillus subtilis ATCC 5230, Aspergillus oryzae ATCC10124 Sau 21 ngày ni cấy chủng có dấu hiệu phân hủy rõ kết đo khoảng cách từ vị trí chìm PE đến bề mặt môi trường lớn (≥ mm) độ bền kéo đứt thấp (≤ 27,1 Gpa) Nghiên cứu sàng lọc chủng có tiềm phân hủy PE cao để tiến hành thực nghiệm tiếp sau Trong chủng ưu có chủng phân lập chủng địa kí hiệu B5, B7, B8, B9 Tiến hành định danh chủng địa sàng lọc phương pháp sinh học phân 2203 Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM tử Kết định danh chủng B5 Pseudomonas aeruginosa, B7 Enterobacter cloacae, B8 Bacillus drentensis, B9 Bacillus drentensis Dựa vào kết định danh cho thấy chủng B5 (Pseudomonas aeruginosa) chủng B7 (Enterobacter cloacae) chủng gây bệnh đồng thời có khả tạo độc tố gây bệnh cho người động vật chủng khơng an tồn (Ministry of Health, 2016) Vì từ chủng sàng lọc, đề tài tuyển chọn chủng, chủng phân lập địa Bacillus drentensis B8 (B8 B9 loài Bacillus drentensis có khác khơng đáng kể khoảng cách PE cách bề mặt môi trường độ bền kéo đứt hình ảnh chủng B8 bám bề mặt PE rõ nét chủng B9 nên chọn chủng B8 vào nghiên cứu sâu hơn) chủng chuẩn Bacillus subtilis ATCC 5230, Aspergillus oryzae ATCC 10124 để bảo quản phương pháp đông sâu Về khía cạnh an tồn sinh học chủng B drentensis chủng an tồn khơng gây bệnh Chủng báo cáo chủng Bacillus có lợi ngành dược phẩm ứng cử viên tiềm cho việc phát triển loại thuốc Các chất chuyển hóa thứ cấp từ B.drentensis sử dụng làm chất chống oxy hóa kháng khuẩn mạnh (Hagaggi, 2020) Bên cạnh đó, B drentensis báo cáo chủng tiềm cho việc sản xuất polyhydroxybutyrate (PHB), loại nhựa sinh học, hữu ích cho ứng dụng khác bao gồm vật liệu đóng gói, y tế vật liệu phủ Những kết chứng minh Bacillus drentensis chủng an tồn khơng gây hại cho sức khỏe ứng cử viên thích hợp góp phần giải vấn đề nhiễm nhựa (Penkhrue et al., 2020) 3.2 Nghiên cứu khả phân hủy PE chủng tiềm Bacillus drentensis B8 Bảng Kết khảo sát thay đổi PE sau ủ với chủng B drentensis B8 Chỉ tiêu Thời gian theo dõi (tuần) Ban đầu 12 Thay đổi trọng lượng PE Trọng lượng Tỉ lệ giảm PE (g) (%) 1,000 13,2 0,868 32,0 0,680 48,8 0,512 Khoảng cách PE cách bề mặt môi trường (mm) 6,0 9,2 11,5 2204 Độ bền kéo Độ bền kéo đứt (GPa) 32,82 25,11 19,25 15,45 Độ giãn dài đứt (%) 69,15 57,41 40,18 22,15 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Ống nghiệm Ống đối chứng âm (mẫu khơng xử lí vi sinh) Ống nghiệm Mẫu có xử lí vi sinh Hình Khảo sát thay đổi PE sau ủ với chủng B drentensis B8 Nghiên cứu khả sinh trưởng chủng Bacillus drentensis (chủng B8) môi trường khống có bổ sung PE nguồn carbon cho thấy trọng lượng PE giảm dần theo thời gian đến tuần 12 giảm đến 48,8% so với mẫu ban đầu Kết đo trọng lượng trung bình lặp lại lần đo Khoảng cách PE cách bề mặt môi trường sau thời gian – – 12 tuần có khác biệt rõ rệt Theo thời gian nuôi cấy đến tuần 12 PE cách bề mặt môi trường 11,5 mm, điều chứng tỏ hoạt động chủng B drentensis B8 giúp làm giảm tính kị nước vật liệu PE khiến PE chìm dần vào mơi trường ni cấy Khi tính kị nước vật liệu PE giảm giúp cho tiếp xúc vi sinh vật với bề mặt PE diễn thuận lợi Độ bền kéo đứt PE giảm dần theo tuần – – 12 từ 25,11 giảm xuống 15,45 GPa so với ban đầu 32,82 GPa Tuần thứ 12 độ giãn dài đứt 22,15% khác biệt so với ban đầu 69,15% Bảng Tổng hợp so sánh với nghiên cứu công bố trước Giảm trọng lượng (%) Thời gian tuần tuần 12 tuần Tên chủng so sánh Aspergillus niger Streptococcus lactis Brevibaccillus borstelensis Arthrobacter sp Pseudomonas sp Rhodococcus ruber Bacillus, Micrococcus, Listeria Vibrio Bacillius cerues Psedomonas sp 2205 Chủng so sánh 12,25 12,5 11 12 15 7,5 Chủng B drentensis B8 13,2 13,2 13,2 13,2 13,2 32,0 5% 32,0 12,5 48,8 Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Khi tiến hành tổng hợp so sánh với nghiên cứu trước (Sangale, Shahnawaz, & Ade, 2012) thấy chủng Bacillus drentensis B8 có khả làm giảm đáng kể trọng lượng PE so với chủng so sánh Bảng Sự khác kết cịn khác biệt vật liệu PE thí nghiệm Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng loại LDPE độ dày 22,5 µm, khơng có xúc tác phụ gia Có thể có khác biệt với loại LDPE mà nghiên cứu so sánh thực dẫn đến chênh lệch giảm trọng lượng cách đáng kể Một số tiêu đề tài tiến hành thực khoảng cách PE cách bề mặt môi trường (mm), độ bền kéo đứt (GPa), độ giãn dài đứt (%) khơng có cơng bố trước tiêu mà báo đề xuất Khi khảo sát sâu hấp thụ xạ hồng ngoại PE ủ với chủng B drentensis B8 sau 12 tuần, sử dụng phương pháp FTIR (Fourrier Transformation InfraRed – ghi nhận dao động đặc trưng liên kết hóa học nguyên tử) cho thấy có diện nhóm -CH mũi hấp thụ có bước sóng 2921,79 cm¹ 2851,12 cm¹ Ngồi ra, cịn có xuất nhóm chức khác – OH ethylene glycol (mũi hấp thụ 3431,75 3604,79 cm¹), nhóm C=O carbonyl (mũi hấp thụ 1601,17 cm¹) Hình Kết đo FTIR PE sau ủ với chủng Bacillus drentensis B8 2206 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM (a) (b) Hình (a) Đĩa đối chứng khơng có chủng Bacillus drentensis B8 (b) Chủng Bacillus drentensis B8 môi trường CFBAM Chủng B drentensis B8 xuất phía bề mặt PE (Hình 3b), cịn mặt ngồi mơi trường đặc hiệu CFBAM khơng có, chứng tỏ chủng B drentensis B8 sử dụng nguồn carbon PE để sống phát triển đồng thời chứng tỏ thao tác thí nghiệm PE khơng bị nhiễm Hình Kết chụp PE kính hiển vi điện tử SEM 2207 Tập 17, Số 12 (2020): 2198-2209 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Hình ảnh chụp SEM bề mặt PE dùng làm đối chứng âm khơng xử lí vi sinh (Hình 4) khơng xuất thay đổi bề mặt Sự thay đổi cấu trúc PE thể qua hình ảnh chụp SEM sau 12 tuần nuôi cấy cho thấy bề mặt phẳng ban đầu vật liệu trở nên gồ ghề, có hố, khoang Vậy qua kết thí nghiệm tiền đề cho thấy chủng B drentensis B8 có khả sử dụng PE, sau 12 tuần khối lượng PE giảm 48,8% so với ban đầu Kết FTIR cho thấy xuất sản phẩm phân hủy PE chất có chứa nhóm C=O carbonyl, nhóm – OH ethylene glycol nhóm –CH polyetylene Cấu trúc PE kính hiển vi điện tử SEM tiến hành so sánh với mẫu đối chứng, ta thấy có tác động vi khuẩn lên bề mặt PE, làm cho bề mặt phẳng ban đầu vật liệu không mà trở nên gồ ghề, xuất khe rãnh hố, khoang (Hình 4) Các thí nghiệm cho thấy chủng Bacillus drentensis B8 có khả phân hủy PE Kết luận Nghiên cứu tiến hành phân lập thu thập chủng chuẩn 25 chủng vi sinh vật có khả phân hủy PE, qua sàng lọc định danh tuyển chọn chủng Bacillus drentensis B8 (chủng phân lập), Bacillus subtilis ATCC 5230, Aspergillus oryzae ATCC 10124 có tiềm phân hủy PE Các kết khảo sát khả giảm trọng lượng PE (48,8%); khoảng cách PE cách bề mặt môi trường; độ bền kéo; thay đổi FTIR thay đổi cấu trúc bề mặt PE (SEM) chứng minh khả phân hủy PE chủng an toàn ưu Bacillus drentensis B8 Nghiên cứu kiến nghị cần khảo sát với chủng ứng viên bảo quản sưu tập đồng thời khảo sát thêm chủng tiềm B9 định danh B8 B9 lồi đặc tính khác nên cần khảo sát chủng  Tuyên bố quyền lợi: Các tác giả xác nhận hồn tồn khơng có xung đột quyền lợi TÀI LIỆU THAM KHẢO Ministry of Health, (2016) Thong tu ban hanh danh muc vi sinh vat gay benh truyen nhiem theo nhom nguy co va cap an toan sinh hoc phu hop ky thuat xet nghiem [Circular promulgating the list of microorganisms causing infectious diseases according to risk group and biosafety level in accordance with testing technique] Hagaggi, N (2020) Phenolic Contents, Antioxidant Capacity and Antibacterial Activity of Extracts from Bacillus spp Associated with The Leaves of Some Medicinal Plants Egyptian Academic Journal of Biological Sciences, G Microbiology, 12(1), 55-66 https://doi.org/10.21608/eajbsg.2020.86784 Jambeck, J R., Ji, Q., Zhang, Y.-G., Liu, D., Grossnickle, D M., & Luo, Z.-X (2015) Plastic waste inputs from land into the ocean In Science (Vol 347, Issue 6223, 764-768) https://doi.org/10.1126/science.1260879 Mierzwa-Hersztek, M., Gondek, K., & Kopeć, M (2019) Degradation of Polyethylene and Biocomponent-Derived Polymer Materials: An Overview In Journal of Polymers and the Environment, 27(3), 600-611 https://doi.org/10.1007/s10924-019-01368-4 2208 Đặng Thị Ngọc Sang tgk Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Muhonja, C N., Makonde, H., Magoma, G., & Imbuga, M (2018) Biodegradability of polyethylene by bacteria and fungi from Dandora dumpsite Nairobi-Kenya PLOS ONE, 13(7), e0198446 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0198446 Penkhrue, W., Jendrossek, D., Khanongnuch, C., Pathomareeid, W., Aizawa, T., Behrens, R L., & Lumyongid, S (2020) Response surface method for polyhydroxybutyrate (PHB) bioplastic accumulation in Bacillus drentensis BP17 using pineapple peel In PLoS ONE, 15(3) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0230443 Sangale, M K (2012) A Review on Biodegradation of Polythene: The Microbial Approach Journal of Bioremediation and Biodegradation, 3(10) https://doi.org/10.4172/2155-6199.1000164 Shah, A A., Hasan, F., Hameed, A., & Ahmed, S (2008) Biological degradation of plastics: A comprehensive review Biotechnology Advances, 26(3), 246-65 https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2007.12.005 Yang, J., Yang, Y., Wu, W.-M., Zhao, J., & Jiang, L (2014) Evidence of Polyethylene Biodegradation by Bacterial Strains from the Guts of Plastic-Eating Waxworms Environmental Science & Technology, 48(23), 13776-13784 https://doi.org/10.1021/es504038a ISOLATING, SCREENING AND SELECTING POLYETHYLEN ABLE OF DEGRADING MICROORGANISMS Dang Thi Ngoc Sang*, Le Thi Cuc Dung, Nguyen Thuy Huong Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam National University Ho Chi Minh City, Vietnam * Corresponding author: Dang Thi Ngoc Sang – Email: sandang11@gmail.com Received: September 22, 2020; Revised: December 02, 2020; Accepted: December 28, 2020 ABSTRACT Polyethylene has been used increasingly over time, and its degradation is becoming a great challenge Annually, approximately 500 billion to trillion polyethylene carry-bags are being consumed worldwide This study aimed at isolating, screening and selecting microorganisms that are able to degrade polythene A total of 25 microorganism were isolated Bacillus drentensis, Bacillus subtilis ATCC 5230 and Aspergillus oryzae ATCC 10124 were ones of the isolates identified in this study They have the potential to degrade PE The extent of biodegradation on the polyethylene sheets was assessed by various techniques including weight loss analysis (48.8%), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), PE distance from environmental surfac, tensile and change of surface structure of PE (SEM), genus Bacillus drentensis were confirmed to be good candidates for PE biodegradation Further research is also recommended to survey biodegradation of strains of microorganisms preservation in strain collection Keywords: Biodegradation; FTIR; Polyethylene; SEM 2209