Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có hoạt lực phân hủy tinh bột sống cao để bổ sung vào quá trình tạo bùn hạt hiếu khí

Khoa cơng nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp I 2015 LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời căm ơn chân thành đến nhà trường, ban nhiệm khoa Công nghệ Sinh học, Viện đại học Mờ Hà Nội với thầy cô khoa tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập thời gian làm luận vãn Đặc biệt, em xin gửi tới cô PGS.TS Tăng Thị Chính lời biết ơn chân thành sâu sắc Cô người trực tiếp giao đề tài tận tình chi báo, hướng dẫn, giúp đờ em q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn ThS.Nguyễn Thị Hòa tập cán phịng Vi sinh vật, Viện Cơng nghệ Mơi trường tận tình hướng dẫn thí nghiệm, thường xuyên chi báo kiến thức chuyên môn tạo điều kiện tốt giúp em học tập rèn luyện suốt q trình thực tập Bên cạnh đó, em xin gứi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè người thân động viên giúp đờ em suốt trình học tập đê em có kết q nơàv IỈUII1 hơm nav Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội Trong trình thực luận văn, cố gắng đề hoàn thiện cách tốt thời gian có hạn nên luận văn cùa em khơng tránh khỏi sai sót, em mong thầy cô xem xét thông cảm cho em Em xin chân thành cảm ffn ! Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Đỗ Thị Thùy Liên Đồ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 Khoa công nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2015 DANH MỤC VIẾT TẮT STT vsv HCHC Hợp chất hữu QCVN Quy chuấn kỹ thuật Việt Nam TBS Tinh bột sống TBC Tinh bột chín Đồ Thị Thùy Liên ì Vi sinh vật hư viện^iện Đại lỉ^ítomẫNội MT Mơi trường Lớp 11-04 Khoa cơng nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2015 DANH MỤC BÀNG Bàng 1.1 Thái lượng chất ô nhiễm nước thải số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm Bàng 1.2 Một số vi sinh vât có hệ enzyme amylase 15 Bàng 3.1 Hoạt tính amylase cùa chùng vsv phân lập 25 Báng 3.2 Hoạt tính enzyme amylase cùa chủng vsv phân lập 27 Báng 3.3 Đặc điểm hình thái khuấn lạc tế bào cùa hai chúng vsv tuyển chọn 28 Báng 3.4 Khá sinh enzym chủng vsv tuyên chọn 31 Báng 3.5 Ảnh hướng pH đến sinh trường vsv 33 Bàng 3.6 Hoạt tính sinh enzyme amylase độ pH khác cùa môi trường 34 Báng 3.7 Ánh hướng cùa nhiệt độ đến khả sinh trưởng vsv 36 Bảng 3.8 Ánh hường nhiệt độ lên khả sinh enzym amylase cùa vsv tuyển chọn TtarviệffVỉệti"Đạĩhợc'MỞ'HằNộr 37 Đồ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 Khoa cơng nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp Ị 2015 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Lưu lượng nước thài sàn xuất cùa số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm Hình 1.2 Đường cong sinh trường vi sinh vật 10 Hình 1.3 cấu tạo tinh bột 13 Hình 2.1 Cồng xả thài làng bún Phú Đô 19 Hình 3.1 Đánh giá hoạt tính amylase chủng vs V phânlập 27 Hình 3.2 Hình thái khuẩn lạc chúng PĐ17 DL24 30 Hình 3.3 Hình thái tế bào chúng PĐ17 kính hiến vi quanghọc 30 Hình 3.4 hình thái tế bào chủng DL24 kính hiến vi quanghọc .31 Hình 3.5 Hoạt tính sinh enzyme protease amylase 32 Hình 3.6 Sinh trưởng vsv độ pH khác 34 Hình 3.7 Hoạt tính sinh enzyme amytyse ỷ.^ác dop^^apinhau 35 Hình 3.8 Sinh trường vsv mức nhiệt độ nuôi cấy khác 36 Hình 3.9 Khá sinh enzyme chùng PDD17 mức nhiệt độ nuôi cấy khác 38 Hình 3.10 Hoạt tính sinh enzyme amylase chúng DL24 mức nhiệt độ nuôi cấy khác 38 Hình 3.11 Hoạt tính sinh enzyme amylase mức nhiệt độ nuôi cấy khác 39 Đồ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 Khoa cơng nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2015 MỤC LỤC CHƯƠNG TỐNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vấn đề ô nhiễm nước thải làng nghề sản xuất bún miến 1.1.1 So' lược làng nghề sản xuất bún, miến 1.1.2 Đặc điểm nưóc thải làng nghề sản xuất bún miến 1.1.3 Ảnh hưỏng nước thải làng nghề đến mơi trưịng sống ngưịi dân 1.1.3.1 Ảnh hưõng cua nước thải đến môi trường 1.1.3.2 Ảnh hưòng đến ngưòi 1.1.4 Thực trạng khó khăn việc xử lý nưóc thải làng nghề 1.2 Các phưong pháp xử lý nước thải 1.2.1 Phưong pháp CO’ học 1.2.2 Phưong pháp hóa học 1.2.3 Ph ương pháp hóa lý 1.2.4 Phưong pháp sinh học 1.2.4.1 Giói thiệu chung phương pháp xử lý nưóc thải cơng nghệ vi sinh vật , I.2.4.2 Sự phát triển vi sinh vật trỡngcác cơng trình xử lý 1.2.4.3 Uu phương pháp vi sinh vật 11 1.2.4.4 Bùn hạt hiếu khí 11 1.3 Cấu tạo tinh bột số vi sinh vật phân hủy tinh bột sống 12 1.3.1 Cấu tạo trình phân hủy tinh bột 12 1.3.2 Một số vi sinh vật phân hủy tinh bột lọi ích thu đưọc ứng dụng chúng vào trình xử lý nưóc thải chứa nhiều tinh bột 14 1.4 Những nghiên cứu liên quan 15 CHƯƠNG 2: VẠT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cúu 16 2.1 Vật liệu 16 2.1.1 Đối tưọng nghiên cứu 16 2.1.2 Hóa chất, nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ 16 2.1.2 L Hóa chất 16 2.I.2.2 Thiết bị dụng cụ 16 2.1.3 Môi trường 17 2.2 Phuong pháp nghiên cứu 18 2.2.1 Phưong pháp lấy mẫu phân lập vi sinh vật 18 Đồ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 Khoa cơng nghệ sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2015 2.2 1.1 Phương pháp lấy mẫu 18 2.2 Ỉ.2 Phương pháp phân lập tuyến chọn vi sinh vật 19 2.2.2 Phương pháp tinh sạch, giữ giống huạt hóa vi sinh vật 20 2.2.3 Phương pháp đo mật độ quang 21 2.2.4 Phương pháp đánh giá khả sinh enzym amylase chủng vi sinh vật tuyển chọn 21 2.2.5 Phương pháp xác định ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy đến sinh trưõng sinh tống hợp enzym amylase chủng vi sinh vật tuyển chọn 22 2.2.5.I Ánh hưởng nhiệt độ 22 2.2.S.2 Ảnh hưởng pH 23 2.2.6 Phương pháp nhuộm Gram 23 CHƯƠNG KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật sinh enzym amylase có khả phân giâi tinh bột sống caơ 25 3.2 Đặc điếm sinh học chủng vi sinh vật tuyến chọn 28 3.2.1 Đặc điếm sinh lý sinh hóa 28 3.2.2 Xác định khả sinh enzym chủng vi sinh vật tuyển chọn .T.h.ư v.iận y.ịện Đại hợc.-MỞ Hà-Nội 31 3.3 Xác định ảnh hưởng điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng sinh tổng họp enzym amylase chùng vi sinh vật tuyển chọn 33 3.3.1 Ảnh hưởng pH 33 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 36 Đồ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 MỞ ĐẦU Ngày ô nhiễm môi trường nói chung ô nhiễm nước thải nói riêng vấn đề lớn cùa tồn cầu Ở Việt Nam vấn đề nhiễm mơi trường trở nên ngày trầm trọng, đe dọa trực tiếp đến phát triển kinh tế - xã hội bền vững, tồn phát triến hệ tương lai Cùng với đời ạt khu, cụm, điếm công nghiệp, làng nghề thù cơng truyền thống có hồi phục phát triển mạnh mẽ Việc phát triển làng nghề có vai trị quan trọng phát triền kinh tế, xã hội giải việc làm địa phương Tuy quà môi trường hoạt động sán xuất cùa làng nghề đưa lại ngày nghiêm trọng, đặc biệt vấn đề nhiễm nguồn nước Trong phải ke đến làng nghề sản xuất lương thực bún, mien, nấu rượu, làm bánh đa, chiếm tới 20% tổng số làng nghề Việt Nam Hoạt động sàn xuất làng nghề tạo lượng nước thải lớn với hàm lượng chất hữu tinh bột, protein cao , không xử lý xả thài trực tiếp vào môi trường, gây ánh hưởng nghiêm trọng đến chất lượngĩtịguồn nưởẻ Ỳâ sốngưủa người dân nơi Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau, phương pháp sinh học ngày chứng tỏ ưu hiệu xử lý cao thân thiện với mơi trường Đối với nước thải có chứa hàm lượng tinh bột cao việc bổ sung vi sinh vật có phân giài tinh bột sống tăng đáng kê hiệu xử lý Chính vậy, đế đóng góp phần vào việc giãi vấn đề môi trường, tiến hành đề tài “ Phăn lập tuyển chọn số chủng vi sinh vật có hoạt lực phân huy tinh bột sống cao de bo sung vào trình tạo bùn hạt hiếu khí” Mục tiêu để tài: Tuyến chọn 2-3 chùng vi sinh vật có khả sinh enzym amylase có khả phân giái tinh bột sống cao Nội dung nghiên cứu: • Tuyển chọn 2-3 chủng vi sinh vật có hoạt lực phân giải tinh bột song cao • Xác định đặc điềm sinh học chùng vi sinh vật tuyển chọn • Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho chùng vi sinh vật phát triển Đỗ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 CHƯƠNG TÓNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 vấn đồ ô nhiễm nước thải ỏ' làng nghề sản xuất bún miến 1.1.1 Sư lược làng nghề sản xuất bún, mien Các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm, chăn nuôi giết mổ chiếm khoảng 20% tống số làng nghề, phân bố cà nước, phần nhiều sử dụng lao động lúc nông nhàn, khơng u cầu trình độ cao, hình thức sản xuất thủ cơng gần thay đổi quy trình sản xuất so với thời điểm hình thành làng nghề Phần lớn làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm làng nghề thù công truyền thống nôi tiếng nấu rượu, làm bánh đa nem, đậu phụ, mien dong, bún, bánh đậu xanh với nguyên liệu gạo, ngơ, khoai, sắn, đậu nguyên liệu có hàm lượng tinh bột cao 11 ] Nghề làm bún, miến truyền thống có từ lâu đời đến vần tiếp tục phát triển Như làng bùn Phú Đô, hàng năm sản xuất khoảng 5000 bún, cung cấp bún cho khoảng 50% thị trường bún hà nội [3], Với khối lượng sàn xuất lớn nước thái không xir lý mà xậ thắng vào môi trường gây ô nhiễm nguồn nước địa phương Thực trạng không chi xảy với làng bún Phú Đơ mà cịn hầu hết làng nghề truyền thống nước Ket quà điều tra, khảo sát cúa Khoa học - công nghệ cho thấy 100% mầu nước thài, chí nước mặt, nước ngầm làng nghề vượt tiêu chuẩn cho phép Có giài tốn nhiễm mơi trường làng nghề phát triển bền vững, đóng góp cho nen kinh đất nước, đồng thời góp phần giữ gìn truyền thống văn hóa dân tộc Bảng 1.1 cho thấy thải lượng chất ô nhiễm nước thài cùa số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm Đỗ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 Bủng Ị Ị Thải lượng chất ô nhiễm nước thái số làng nghề chế hiền lương thực, thực phám 12] Làng nghề Sàn phẩm COD bod5 ss Tấn/năm Tấn/năm Tấn/năm Tấn/năm l.Bún Phú Đô 10200 7690 5314 9.38 2.Bún Vũ Hội 3100 2262 15.3 2.76 Bún bánh Ninh Hồng 4380 1508 10.42 1.84 Tinh bột Dương Liễu 52000 13050 934.4 2.133 1.1.2 Đặc điếm nước thái làng nghề san xuất hún miến Nước thài làng nghề sản xuất bún, miến bao gồm nước thái sinh hoạt cứa người dân nước thải hoạt động sàn xuất Đặc điểm chung cùa nước thãi sinh hoạt chứa nhiều chất hữu dễ phân hủy sinh học protein (40 - 50 %), hydratcacbon (40 - 50 %), chất béo (5 - 10 %), nồng độ chất hữu nước thái sinh hoạt dao độngtrong khòãng 150 - 450 mg/1 Nước thái hoạt động sản xuất có chứa hàm lượng tinh bột cao Do nguyên liệu dùng cho hoạt động sản xuất bún miến gạo, cú dong riềng Trong gạo có chứa khoảng 80% tinh bột [13J, cù dong riềng 70,9% Các làng nghề chế biến nông sán thực phẩm tiêu thụ khối lượng nước lớn, có nơi lên đến 7000 mVngày (Hình 1.1) Nước phục vụ cho sán xuất yếu nước giếng khoan phần nhỏ nước nhà máy Nước sử dụng cho sản xuất bún, miến chù yếu khâu ngâm bột, tây màu, mùi bột, ngâm trước đem chế biến Nước thái bún, miến có COD tương đối cao 4000-6000 mg/1, độ dục tương đối lớn 400-600 NTU trình ngâm bột lượng nhơ tinh bột theo nước vào nước thái, thành phan chủ yếu cùa gạo, bột dong riềng tinh bột nên hàm lượng amoni không cao khoảng 40 - 80 mg/1 nitrit thấp (< mg/1), pH cùa nước thài thấp (2 - 3) có mùi chua khó chịu, tất nước thãi cùa công đoạn thái chung xuống cống chung, với nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm nặng không khí nguồn nước Đỗ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 m’/ngày Hình 1.1 Lưu lượng nước thài sản xuất cùa số làng nghề chế biến lương thực, thực phâm 1.1.3 Anh hưởng nước thải làng nghề đến môi trường sống người dân Thư viện Viện Đại học Mở ỉ 1.3.1 Anh hường nước thái đến môi trường Hà Nội Nước thãi từ q trình sán xuất khơng qua trình xử lý gây ânh hướng nghiêm trọng đến mơi trường đất, nước, khơng khí Ơ nhiêm nguồn nước nhiễm nước ành hường trực tiếp đen sinh vật nước, đặc biệt ao, hồ, sông nguồn tiếp nhận nước thái Nhiều loài thúy sinh hấp thụ chất độc nước, thời gian lâu ngày gây biến dối thể, số trường hợp khác gây chết Nguồn nước thài khơng qua xử lý khơng chì gây nhiềrn nguồn nước mà cịn thấm vào đất gây nên nhiễm đất nhiễm nguồn nước ngầm Ví dụ làng nghề Dương Liều, với sàn lượng 52000 tinh bột/năm, hàng năm phát sinh tới 105 768 bã thãi, phần tận thu làm thức ăn gia súc, nhiên liệu Một phần khơng nhỏ cịn lại bị theo nước thái gây ô nhiễm nghiêm trọng nước mặt, nước đất [ ] nhiễm đất Đỗ Thị Thùy Liên Lớp 11-04 42 DL23 Dương Liễu 48h - - 43 DL24 Dưong Liễu 48h 3,4 Chú thích: “ khơng có hoạt tính “+ ” hoạt tính < 0,5 Nhận xét: Từ báng ta thấy tổng số vi sinh vật phân lập có: - 16 chúng khơng có hoạt tính phân giải tinh bột sống - chùng có vịng phân giải < cm - 13 chúng có vịng phân giái từ - 2,4 cm - chúng có vịng phân giải 2,5 - 3,5 cm ■ khơng hoạt tính ■ đường kinh