Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu khả năng phân hủy phenol của một số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học ( Luận văn thạc sĩ)

Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu khả năng phân hủy phenol của một số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học ( Luận văn thạc sĩ)Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu khả năng phân hủy phenol của một số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học ( Luận văn thạc sĩ)Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu khả năng phân hủy phenol của một số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học ( Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ THÀNH CÔNG PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY PHENOL CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN TẠO MÀNG SINH HỌC Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nghiêm Ngọc Minh THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu chúng tơi Các kết luận văn trung thực kết thực tế nghiên cứu, chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Các tài liệu tham khảo có nguồn gốc rõ ràng đƣợc trích dẫn đầy đủ Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Lê Thành Cơng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CẢM ƠN Lời cho tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nghiêm Ngọc Minh, Trưởng phòng Cơng nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình hướng dẫn, bảo dìu dắt tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới anh chị cán Phòng Cơng nghệ sinh học Môi trường – Viện Công nghệ sinh học, đặc biệt TS Lê Thị Nhi Công, ThS Cung Thị Ngọc Mai, ThS Vũ Thị Thanh, CN Vũ Hải Hà giúp đỡ bảo tận tình tơi q trình hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Khoa Khoa học sống - Trường Đại học Khoa học, đặc biệt PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh - Trưởng Khoa Khoa học sống tạo điều kiện, giới thiệu, giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè người thân ln động viên, khích lệ giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Với tất tình cảm lòng biết ơn chân thành sâu sắc, xin cảm ơn tất giúp đỡ quý báu Thái Nguyên, tháng năm 2014 Học Viên Lê Thành Cơng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii BẢNG CHỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .3 1.1 Cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học phenol .3 1.1.1 Cấu trúc phenol .3 1.1.2 Tính chất vật lý .3 1.1.3 Tính chất hóa học 1.2 Tổng quan tình hình ô nhiễm phenol giới Việt Nam 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam .5 1.3 Ảnh hƣởng phenol tới môi trƣờng sức khỏe ngƣời .6 1.3.1 Ảnh hƣởng tới môi trƣờng 1.3.2 Ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời 1.4 Biện pháp xử lý ô nhiễm phenol 1.4.1 Biện pháp học 1.4.2 Biện pháp vật lý 1.4.3 Biện pháp hóa học .10 1.4.4 Biện pháp sinh học 10 1.5 Giới thiệu chung màng sinh học (biofilm) 16 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv 1.5.1 Định nghĩa 16 1.5.2 Sự hình thành biofilm 18 1.5.2 Các yếu tố ảnh hƣởng tới hình thành biofilm 19 1.6 Phƣơng pháp phân loại vi sinh vật 20 1.6.1 Phân loại vi sinh vật theo phƣơng pháp truyền thống 20 1.6.2 Phân loại vi sinh vật sinh học phân tử 20 CHƢƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Nguyên liệu, hoá chất, thiết bị sử dụng 22 2.1.1 Nguyên liệu 22 2.1.2 Hố chất, mơi trƣờng .22 2.1.3 Thiết bị dụng cụ 23 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 24 2.2.1 Thu thập mẫu 24 2.2.2 Làm giàu tập đồn vi sinh vật mơi trƣờng chứa phenol 24 2.2.3 Phân lập tuyển chọn số chủng vi khuẩn có khả sử dụng phenol .25 2.2.4 Đánh giá tuyển chọn số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học .26 2.2.5 Phân loại định tên số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học 27 2.2.6 Nghiên cứu số điều kiện hoá lý ảnh hƣởng tới khả tạo màng sinh học chủng vi khuẩn tạo thành 30 2.2.7 Đánh giá khả phân huỷ phenol màng sinh học đa chủng tạo thành điều kiện tối ƣu .31 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Thu thập mẫu phân lập số chủng có khả phân huỷ phenol 33 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v 3.1.1 Thu thập mẫu 33 3.1.2 Phân lập số chủng có khả phân huỷ phenol .33 3.1.3 Sàng lọc chủng vi khuẩn có khả tạo màng tốt 36 3.1.4 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc tế bào chủng nghiên cứu 37 3.2 Phân loại định tên chủng tạo biofilm tốt 38 3.2.1 Tách chiết DNA tổng số 38 3.2.2 Nhân đoạn gen 16S rRNA kỹ thuật PCR 39 3.3 Nghiên cứu số điều kiện hoá lý ảnh hƣởng tới khả tạo màng sinh học 41 3.3.1 Ảnh hƣởng pH 41 3.3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ 42 3.3.3 Ảnh hƣởng nguồn carbon 43 3.3.4 Ảnh hƣởng nguồn nitor .44 3.4 Đánh giá khả phân huỷ phenol biofilm đa chủng tạo thành điều kiện tối ƣu 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 PHỤ LỤC 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng giá trị giới hạn cho phép tổng nồng độ phenol Bảng 1.2 Ảnh hƣởng phenol đến sức khoẻ ngƣời động vật Bảng 1.3 Các vi sinh vật có khả phân huỷ sinh học phenol 12 Bảng 2.1 Các môi trƣờng nuôi cấy 22 Bảng 2.2 Các thành phần phản ứng PCR 28 Bảng 3.1 Hình thái, đặc điểm khuẩn lạc tế bào chủng vi khuẩn .37 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc hoá học phenol Hình 1.2 Con đƣờng mở vòng vị trí ortho 13 Hình 1.3 Con đƣờng phân hủy sinh học kỵ khí phenol Pseudomonas sp 14 Hình 1.4 Cấu trúc biofilm qua ảnh hiển vi quét 18 Hình 1.5 Sự hình thành biofilm 19 Hình 2.1 Sơ đồ chu trình nhiệt phản ứng PCR 29 Hình 3.1 Mẫu nƣớc (A) mẫu bùn (B) thu thập đƣợc từ bể chứa nƣớc thải kho xăng dầu Đức Giang, Gia Lâm, Hà Nội 33 Hình 3.2 Mẫu làm giàu vsv mơi trƣờng khống Gost dịch có bổ sung 50 ppm phenol 34 Hình 3.3 Tập đồn vi sinh vật mơi trƣờng khống Gost thạch 35 Hình 3.4 Khả sinh trƣởng phát triển chủng vi khuẩn 36 Hình 3.5 Khả tạo biofilm chủng vi khuẩn 36 Hình 3.6 Khả tạo màng chủng vi khuẩn 37 Hình 3.7 Hình ảnh điện di DNA tổng số chủng vi khuẩn 39 Hình 3.8 Hình ảnh điện di sản phẩm nhân đoạn gen 16S rRNA chủng vi khuẩn 39 Hình 3.9 Cây phát sinh chủng loại chủng ĐGP2, ĐGP4 ĐGP8 40 Hình 3.10 Ảnh hƣởng pH lên khả tạo biofilm chủng vi khuẩn 42 Hình 3.11 Ảnh hƣởng nhiệt độ lên khả tạo biofilm chủng vi khuẩn 43 Hình 3.12 Ảnh hƣởng nguồn carbon lên khả tạo màng sinh học chủng vi khuẩn 44 Hình 3.13 Ảnh hƣởng nguồn nitor lên khả tạo màng sinh học chủng vi khuẩn 45 Hình 3.14 Khả sinh trƣởng phát triển màngsinh học chủng vi khuẩn tạo thành nồng độ phenol khác 46 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii Hình 3.15 Hiệu suất phân hủy 150 ppm phenol màng sinh học đa chủng mẫu đối chứng mẫu thí nghiệm sau ngày xử lý 47 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ix BẢNG CHỮ VIẾT TẮT DNA : Deoxyribonucleic acid EPS : Extracellular Polymeric Substances (hợp chất ngoại bào) h : hour (giờ) kDa : KiloDalton LB : Luria-Bertani LD50 : Lethal Dose, 50% (liều lƣợng gây chết nửa) mg, g : milligram, gram OD : Optical Density (mật độ quang học) GAC : Granular Activated Carbon (than hoạt tính dạng hạt) PAC : Powder Activated Carbon (than hoạt tính dạng bột) PCR : Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp) ppm : parts per million (đơn vị phần triệu, mg/l) RNA : Ribonucleic acid vsv : Vi sinh vật nm, µm, cm, mm : Nanometer, micrometer, centimeter, milimeter µl, ml, l : Microliter, milliliter, liter HKTS : Hiếu khí tổng số PAH : Polycyclic Aromantic Hydrocarbons Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tạo màng sinh học chủng vi khuẩn nghiên cứu Nội dung đề tài: Phân lập số chủng vi khuẩn có khả phân huỷ phenol Tuyển chọn số chủng vi khuẩn có khả tạo màng sinh học Phân loại định tên số chủng vừa... giá tuyển chọn số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học .26 2.2.5 Phân loại định tên số chủng vi khuẩn tạo màng sinh học 27 2.2.6 Nghiên cứu số điều kiện hoá lý ảnh hƣởng tới khả tạo màng sinh học chủng. .. có khả tạo biofilm tốt, vừa có khả phân hủy phenol cao Nghiên cứu số điều kiện hoá lý ảnh hƣởng tới khả phân huỷ phenol chủng nghiên cứu Đánh giá khả phân huỷ phenol màng sinh học đa chủng tạo