Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành biofloc từ vi khuẩn lactobacillus plantarum và bacillus subtilis

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MƠI TRƯỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH BIOFLOC TỪ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM VÀ BACILLUS SUBTILIS VÕ LÝ NỮ THỊ PHI Đà Nẵng, năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MƠI TRƯỜNG ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH BIOFLOC TỪ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM VÀ BACILLUS SUBTILIS Ngành : Cơng nghệ sinh học Khóa : 2018-2022 Sinh viên : Võ Lý Nữ Thị Phi Người hướng dẫn : TS Phạm Thị Mỹ Đà Nẵng, năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan liệu trình bày khóa luận với đề tài “Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến hình thành biofloc từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis” trung thực thực phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học, khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN Ngồi báo cáo có sử dụng số nguồn tài liệu tham khảo trích dẫn rõ ràng phép công bố Đây kết nghiên cứu tác giả chưa cơng bố cơng trình khác trước Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm vi phạm quy định đạo đức khoa học Võ Lý Nữ Thị Phi i LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp tơi nhận nhiều quan tâm giúp đỡ từ cá nhân tập thể suốt thời gian thực Đầu tiên xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn quý báu tới TS Phạm Thị Mỹ ThS Lê Thị Mai tạo điều kiện ln giúp đỡ tơi thực hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn BCN Khoa tồn thể q thầy giáo khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu, xây dựng thành cơng khóa luận Tơi xin cảm ơn tập thể lớp 18CNSH bạn sinh viên NCKH phịng cơng nghệ sinh học ln động viên giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Cuối xin chân thành cảm ơn tới ba, mẹ gia đình tơi ln lo lắng, chăm sóc tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Đà Nẵng, ngày 10 tháng 05 năm 2022 ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii TÓM TẮT ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Nội dung đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu công nghệ biofloc 1.1.1 Lịch sử biofloc 1.2.1 Vai trị cơng nghệ biofloc nuôi trồng thủy sản 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành biofloc 2.1.1 Nguồn carbonhydrate 2.1.2 Độ mặn 2.1.3 Mật độ vi sinh vật đầu vào 1.2.4 Tỷ lệ C/N 11 1.2.5 Nhiệt độ 12 iii 1.3 Các tiêu đánh giá chất lượng nước 13 1.3.1 Oxy hòa tan 13 1.3.2 Các loại nitơ (nitrite, amoniac nitrate) 14 1.3.3 Phốt phát 14 1.4 Giới thiệu chủng vi sinh vật probiotic biofloc 15 1.4.1 Các chủng vi sinh vật ứng dụng biofloc 15 1.4.2 Giới thiệu Lactobacillus plantarum 16 1.4.3 Giới thiệu vi khuẩn Bacillus subtilis 17 1.5 Một số nghiên cứu nước ảnh hưởng yếu tố đến hình thành biofloc 18 1.5.1 Trên giới 18 1.5.2 Ở Việt Nam 20 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Vật liệu nghiên cứu 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Bố trí thí nghiệm 23 2.2.2 Phương pháp phân lập vi khuẩn lactic vi khuẩn Bacillus 24 2.2.3 Phương pháp định danh sơ vi khuẩn phép thử sinh hóa 24 2.2.4 Phương pháp định danh vi khuẩn lactic vi khuẩn Bacillus 25 2.2.5 Phương pháp xác định ảnh hưởng nguồn cacbon, độ mặn mật độ vi khuẩn đến khả hình thành biofloc từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis 26 2.2.6 Phương pháp xác định tiêu đánh giá hình thành biofloc 27 2.2.7 Phương pháp đánh giá thông số chất lượng nước 29 2.2.8 Phương pháp tính tốn thống kê 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 iv 3.1 Kết phân lập các chủng vi khuẩn lactic vi khuẩn Bacillus 36 3.2 Xác định đặc tính sinh lý, sinh hóa chủng vi khuẩn phân lập 38 3.3 Khảo sát đặc tính có lợi chủng vi khuẩn phân lập 39 3.4 Kết định danh chủng vi khuẩn tuyển chọn 40 3.5 Xác định ảnh hưởng số yếu tố đến hình thành biofloc từ chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis 41 3.5.1 Ảnh hưởng nguồn carbohydrate đến hình thành biofloc 41 3.2.2 Ảnh hưởng độ mặn đến hình thành biofloc từ chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis 44 3.5 Ảnh hưởng mật độ đầu vào chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis đến hình thành biofloc 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 Kết luận 49 Kiến nghị 49 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BFT: Biofloc CB: Cám bắp CG: Cám gạo CL: Hàm lượng lipid thô CP: Hàm lượng protein thô Cs: Cộng DO: Hàm lượng hòa tan oxy FCR: Hệ số chuyển đổi thức ăn NT: Nghiệm thức TAN: Hàm lượng nitơ tổng TNHH DV VÀ TM: Trách nhiệm hữu hạn Dịch vụ Thương mại TSS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng VSS: Trọng lượng khơ hạt lơ lửng khơng hịa tan vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tiêu đề bảng Trang 2.1 Dựng đường chuẩn protein theo thành phần sau 28 2.2 Dựng đường chuẩn NO3- theo thành phần sau 29 3.1 Các đặc điểm hình thái chủng vi khuẩn phân lập 37 3.2 Đặc điểm sinh hóa chủng vi khuẩn phân lập 38 3.3 Khả đối kháng Vibrio khả sinh enzyme ngoại bào chủng vi khuẩn phân lập 39 3.4 Ảnh hưởng nguồn carbohydrate đến hình thành biofloc 41 3.5 Ảnh hưởng độ mặn đến hình thành biofloc từ chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis 45 3.6 Ảnh hưởng độ mặn đến NO2-, NO3-, NH4+ qua ngày 46 3.7 Ảnh hưởng mật độ đến hình thành biofloc 48 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 Tên hình Mơ hình ni trồng thủy sản công nghệ biofloc Một hạt biofloc từ hệ thống ni thuỷ sản ngồi trời Đường kẻ có kích thước 100 microns Vi kkhuẩn Lactobacillus plantarum kính hiển vi Vi khuẩnq Bacillus subtilis kính hiển vi Sơ đồ bố trí thí nghiệm Đồ thị đường chuẩn protein Các dung dịch chuẩn gốc NO3- và mẫu trắng Đồ thị đường chuẩn NO3- Các dung dịch chuẩn gốc NO2- mẫu trắng Đồ thị đường chuẩn NO2- Các dung dịch gốc NH4+ mẫu trắng Đồ thị đường chuẩn NH4+ Hình thái khuẩn lạc tế bào chủng vi khuẩn phân lập từ mẫu nước, đất mẫu ruột tơm Vịng kháng khuẩn Vibrio sp chủng LT1, LT2 vòng phân giải tinh bột, casein chủng B3 Trang Kết tìm kiếm trình tự tương đồng chủng vi khuẩn B3 Kết tìm kiếm trình tự tương đồng chủng vi khuẩn LT2 40 17 18 23 29 30 30 32 32 34 34 36 40 41 3.5 Hạt biofloc hình thành kích thước hạt biofloc quan sát kính hiển vi với độ phóng đại 20 x nguồn carbonhydrate 42 3.6 Ảnh hưởng nguồn carbohydrate đến NO2-, NO3-, NH4+ qua ngày 43 3.7 Hạt biofloc hình thành kích thước hạt biofloc quan sát kính hiển vi với độ phóng đại 20 x nồng độ mặn khác 45 3.8 Hạt biofloc hình thành kích thước hạt biofloc quan sát kính hiển vi với độ phóng đại 20 x mật độ vi khuẩn khác 47 viii đến đạt hàm lượng cao ngày 16 Hàm lượng NO2- đạt cực đại nghiệm thức rỉ đường 0,88 mg/L Sau đạt cực đại hàm lượng có xu hướng giảm 0,32034 mg/L Kết tương đồng với nghiên cứu Vũ Thị Ngọc Nhung cộng sự, (2017) hàm lượng NO2- có chiều hướng tăng dần theo thời gian thí nghiệm, bắt đầu diện bể thí nghiệm từ ngày thứ tăng dần đến đạt hàm lượng cao 9,10 mg/L ngày thứ 24 nghiệm thức RD; nghiệm thức CB KM ngày thứ 26 với lượng 9,07 mg/L Sau đạt cực đại, hàm lượng NO2- có xu hướng giảm Hàm lượng NO3-, hàm lượng NH4+ cao bổ sung rỉ đường 0,320433 1,31237 mg/mL Theo nghiên cứu Osama M El-Husseiny cộng sự, (2018) khảo sát nguồn carbonhydrate nhận thấy nguồn carbon xenluloza hàm lượng NO3- đạt cao sử dụng sau tuần sử dụng, tương ứng với 1,7 mg/L, hàm lượng NH4+ cao sử dụng glucose, đạt cực đại sau tuần tương ứng với hàm lượng 4,5 mg/L Hàm lượng NO2- cao sử dụng tinh bột 7.5 mg/L Như vậy, rỉ đường chọn làm nguồn carbonhydrate cho nghiên cứu 3.2.2 Ảnh hưởng độ mặn đến hình thành biofloc từ chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis Độ mặn định loài thủy sản ni mơi trường có ảnh hưởng đến phân bố cộng đồng vi sinh vật Timmons cộng sự, (2002) lưu ý độ mặn yếu tố ảnh hưởng đến phát triển vi khuẩn dị dưỡng q trình nitrate hóa Do đó, có số ảnh hưởng đến hình thành biofloc, chất lượng hiệu sinh vật thủy sinh nuôi BFT Tiến hành khảo sát ảnh hưởng độ mặn ba mức 5ppt, 10ppt 25ppt Kết trình bày Bảng 3.5 Hình 3.7 44 B A C Hình 3.7: Hạt biofloc hình thành kích thước hạt biofloc quan sát kính hiển vi với độ phóng đại 20 x nồng độ mặn khác A: hạt biofloc 5ppt; B: hạt biofloc 10ppt; C: hạt biofloc 25ppt Bảng 3.5 Ảnh hưởng độ mặn đến hình thành biofloc từ chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus plantarum Bacillus subtilis Độ mặn Chỉ tiêu đánh giá Khối lượng (g/mL) Số lượng hạt biofloc/mL Hàm lượng Protein ppt 10 ppt 25 ppt 316,7 ± 76,4a 200 ± 50ab 150 ± 50b 230 ± 88,9a 90 ± 36,1ab 70 ± 20b 0,3071 ± 0,343a 0,3426 ± 0,0396a 0,4284 ± 0,1498a Ghi chú: số liệu xử lý phần mềm ANOVA với p