Ảnh hưởng của Furfural lên một số chủng vi sinh vật sinh Hydro được thu nhận từ các nguồn bùn thải kỵ khí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HỒ THỊ PHƢƠNG TRUYỀN KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA FURFURAL LÊN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT SINH HYDRO ĐƢỢC THU NHẬN TỪ CÁC NGUỒN BÙN THẢI KỲ KHÍ KHĨA LUẬN CỬ NHÂN KHOA HỌC NGÀNH SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH SINH HÓA NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Dƣơng Tâm Anh Hồ Chí Minh -2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HỒ THỊ PHƢƠNG TRUYỀN KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA FURFURAL LÊN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT SINH HYDRO ĐƢỢC THU NHẬN TỪ CÁC NGUỒN BÙN THẢI KỲ KHÍ Ngành Sinh Học Chuyên Ngành Sinh Hóa NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC (Họ tên chữ ký) TS Nguyễn Dƣơng Tâm Anh Hồ Chí Minh -2018 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực khóa luận tốt nghiệp, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ từ Thầy, Cô Khoa Sinh học mơn Sinh hóa Với lịng chân thành, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Các quý Thầy Cô khoa Sinh học, môn Sinh hóa truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu làm tảng vững cho nghiên cứu khoa học, giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp TS Nguyễn Dƣơng Tâm Anh, ngƣời định hƣớng, cung cấp cho em nhiều hiểu biết hƣớng dẫn, bảo, sửa chữa tạo điều kiện để em hồn thành đề tài tốt nghiệp Cơ Đái Huệ Ngân, Phịng thí nghiệm hóa lý hữu cơ, Khoa Hóa tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha, mẹ gia đình tạo điều kiện học hành động viên suốt thời gian học tập Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 02, tháng Bảy, năm 2018 Hồ Thị Phƣơng Truyền I TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC BIỂU ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ VII DANH MỤC HÌNH VIII Tóm tắt Abstract .2 MỞ ĐẦU .3 Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn nhiên liệu H2 1.2 Sản xuất H2 phƣơng pháp lên men tối 1.2.1 Cơ chế lên men tối tạo H2 .6 1.2.2 Vi khuẩn lên men sinh H2 .9 1.2.2.1 Vi khuẩn lên men tối sinh H2 10 1.2.2.2 Hỗn hợp vi sinh vật 10 1.2.3 Cơ chất lên men tối .11 1.2.3.1 Carbohydrate .11 1.2.3.2 Chất thải giàu carbohydrate .12 1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng lên men tối sinh H2 13 1.3.1 Cơ chất 13 1.3.2 Nguồn đạm 13 1.3.3 pH 14 1.3.4 Nhiệt độ .15 1.3.5 Sự ức chế sản phẩm 15 1.3.6 Ion kim loại 16 1.4 Tổng quan furfural 16 II 1.4.1 Dẫn xuất furan 16 1.4.2 Furfural 16 1.4.3 Tính chất furfural 17 1.4.4 Nguồn thu nhận furfural .18 1.4.5 Nguồn gốc furfural dịch lên men 19 1.4.6 Ảnh hƣởng fufural lên vi sinh vật lên men kỵ khí sinh hydro .20 Chƣơng VẬT LIỆU & PHƢƠNG PHÁP .22 2.1 Vật liệu 22 2.1.1 Mẫu vi sinh vật .22 2.1.2 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 22 2.2 Phƣơng pháp 23 2.2.1 Nội dung nghiên cứu 23 2.2.1.1 Quy trình thí nghiệm 24 2.2.1.2 Phƣơng pháp nuôi cấy kỵ khí 25 2.2.2 2.2.2.1 Phƣơng pháp phân tích 25 Xác định hàm lƣợng furfural phƣơng pháp đo quang phổ UV 25 2.2.2.2 Xác định hàm lƣợng khí hydro phƣơng pháp sắc ký khí GC/TCD 27 2.2.2.3 Miller) Định lƣợng đƣờng khử acid dinitro - salicylic (phƣơng pháp 29 2.2.2.4 Phƣơng pháp xác định mật độ vi sinh vật quang phổ kế 30 2.2.2.5 Phƣơng pháp xác định pH 30 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 31 3.1 Ảnh hƣởng furfural đến tăng trƣởng chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH, BCT, BPL 31 3.3 Ảnh hƣởng furfural đến pH nuôi cấy chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH, BCT, BPL 43 3.4 Ảnh hƣởng furfural đến khả sử dụng đƣờng chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH, BCT, BPL 45 3.5 Furfural sau lên men .48 III 3.6 Ảnh hƣởng nồng độ furfural lên khả lên men hydro mẫu bùn BPH, BCT, BPL 50 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC PHỤ LỤC IV DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Abs Absorptance Acetyl - CoA Acetyl coenzyme A CO2 Carbon dioxide DNA Deoxyribose nucleic acid DNS Dinitro – salicylic FA Acid furoic Fd Flavodoxin FFA Furfuryl alcohol FFR Furfural GC Gas Chromatography H2 Hydrogen HMF – hydroxyl methyl furfural NAD+ Nicotinamide adenine dinucleotide O2 Oxygen PFL Pyruvate formate lyase PFOR Pyruvate flavodoxin oxydare ROS Reactive oxygen species FFA Furfuryl alcohol TCD Thermo Conductivity Dectector THF Tetrahydrofuran V DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý cuả furfural 17 Bảng 2.1 Đƣờng chuẩn furfural 27 Bảng 2.2 Đƣờng chuẩn glucose tinh khiết 29 Bảng 3.1 Ảnh hƣởng furfural đến tăng trƣởng vi sinh vật chủng hỗn hợp BPH 31 Bảng 3.2 Ảnh hƣởng furfural đến tăng trƣởng vi sinh vật chủng hỗn hợp BCT 31 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng furfural đến tăng trƣởng vi sinh vật chủng hỗn hợp BPL 32 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng furfural đến khả lên men sinh H2 chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH 36 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng furfural đến khả lên men sinh H2 chủng hỗn hợp vi sinh vật BCT 37 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng furfural đến khả lên men sinh H2 chủng hỗn hợp vi sinh vật BPL 38 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng furfural đến pH nuôi cấy chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH,BCT, BPL 43 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng furfural đến khả sử dụng đƣờng chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH,BCT, BPL 46 Bảng 3.9 Furfural sau lên men chủng hỗn hợp vi sinh vật BPH, BCT, BPL 49 Bảng 3.10 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BPH - Nghiệm thức có resazurin 50 Bảng 3.11 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BPH - Nghiệm thức khơng có resazurin 52 VI Bảng 3.12 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BCTC - Nghiệm thức có resazurin 53 Bảng 3.13 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BCT - Nghiệm thức khơng có resazurin 54 Bảng 3.14 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BPL - Nghiệm thức có resazurin 55 Bảng 3.15 Kết khảo sát ảnh hƣởng furfural lên BPL - Nghiệm thức resazurin 56 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 65 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 66 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 67 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 69 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 70 Bảng Kết sau lên men mẫu BPH – Nghiệm thức có resazurin 72 VII DANH MỤC BIỂU ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ Biểu đồ 3.1 Ảnh hƣởng furfural đến mật độ vi sinh vật mẫu BPH 33 Biểu đồ 3.2 Ảnh hƣởng furfural đến mật độ vi sinh vật mẫu BCT 34 Biểu đồ 3.3 Ảnh hƣởng furfural đến mật độ vi sinh vật mẫu BPL 35 Biểu đồ 3.4 Ảnh hƣởng furfural đến hàm lƣợng H2 (%) mẫu vi sinh vật 39 Biểu đồ 3.5 Ảnh hƣởng furfural đến hàm lƣợng H2 tích lũy (ml/l) mẫu vi sinh vật 40 Biểu đồ 3.6 Ảnh hƣởng furfural đến hàm lƣợng H2 (mol H2/mol glucose) mẫu vi sinh vật 41 Biểu đồ 3.7 Ảnh hƣởng furfural đến pH sau lên men mẫu vi sinh vật 44 Biểu đồ 3.8 Ảnh hƣởng furfural đến khả sử dụng đƣờng mẫu vi sinh vật 47 Biểu đồ 3.9 Furfural sau lên men 48 Đồ thị Đƣờng chuẩn DNS 74 Đồ thị Đƣờng chuẩn furfural 74 ... HỒ THỊ PHƢƠNG TRUYỀN KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA FURFURAL LÊN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT SINH HYDRO ĐƢỢC THU NHẬN TỪ CÁC NGUỒN BÙN THẢI KỲ KHÍ Ngành Sinh Học Chuyên Ngành Sinh Hóa NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA... sinh hydro cách làm hƣ hại thành tế bào màng, đột biến DNA thay đổi đƣờng lên men Từ nhận định trên, đề tài “Khảo sát ảnh hƣởng furfural lên số chủng vi sinh vật sinh hydro đƣợc thu nhận từ nguồn. .. động vi khuẩn sinh hydro Đề tài khảo sát ảnh hƣởng furfural nồng độ từ 100 - 700 ppm đến khả sinh hydro mẫu vi sinh vật BPH, BCT, BPL Tác động furfural lên mật độ vi sinh vật, pH sau lên men, khả