Bước đầu nghiên cứu tạo màng Polymer cố định vi khuẩn giải lân định hướng tạo phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật

Sự kết hợp giữa khả năng phóng thích chất dinh dưỡng chậm với hoạt động của vi sinh vật trong một sản phẩm phân bón là một giải pháp góp phần tăng hiệu suất sử dụng phân bón và hạn chế tác động của phân bón tới môi trường. Nghiên cứu nhằm xác định các thông số tối ưu cho quy trình tạo vi hạt cố định vi khuẩn có kích thước thích hợp và các tính chất cơ học của màng polyvinyl alcohol (PVA) và chitosan có chứa và không chứa các vi hạt cố định vi khuẩn phân giải lân nhằm tạo màng polymer trong sản xuất phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật. Kết quả cho thấy natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa ở nồng độ 1% và calcium clorua 1% là thích hợp nhất để tạo vi hạt cố định vi khuẩn. Hoạt tính phân giải lân của vi khuẩn cố định trong vi hạt calcium alginate, cố định trong màng PVA và màng chitosan cũng được khảo sát với kết quả sau 72 giờ lần lượt là 84,2%, 82,2% và 52,9% so với vi khuẩn tự do. Đặc tính cơ lý của màng PVA có chứa vi hạt cố định vi khuẩn và không chứa vi hạt cố định vi khuẩn với các thông số modulus, độ giãn dài và độ bền lần lượt là 0,122 GPa, 115,1%, 17,65 MPa và 0,022 GPa, 220,8%, 18,70 MPa. Đặc tính cơ lý của màng chitosan có chứa vi hạt cố định vi khuẩn và không chứa vi hạt cố định vi khuẩn có thông số modulus, độ giãn dài và độ bền lần lượt là 0,6 MPa, 7,6%, 0,66 MPa và 0,842 GPa, 32,4%, 3,52 MPa.

105 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Making polymer membranes immobilized with phosphate solubilizing bacteria to produce controlled release fertilizer in combination with microorganisms Linh D P Bui1,2∗ , Hung T Huynh3 , Ha N Nguyen4 , & Luan Q Le5 Department of Biology, Dong Nai University, Dong Nai, Vietnam Department of Biotechnology, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam Faculty of Agronomy, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam Research Institute for Biotechnology and Environment, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam Biotechnology Center of Ho Chi Minh City, Ho Chi Minh City, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Research Paper The combination of slow-release nutrients with microbial activities in a fertilizer product could increase the fertilizer’s efficiency, and limit the impact Received: April 04, 2018 of chemical hazard of fertilizer on the environment The aim of this research was to determine the optimal parameters for adequate size of immobilized Revised: May 28, 2018 bacterial particles, mechanical properties of polyvinyl alcohol (PVA) and Accepted: June 20, 2018 chitosan membranes with or without intergrating of immobilized bacterial particles to produce slow release fertilizer The result showed that the comKeywords bination of 1% sodium alginate concentration (molecular weight of 100 kDa) and 1% calcium chloride concentration was optimal for the preparation of Bacterial immobilization immobilized microbial calcium alginate particles The activity of phosphate Chitosan solubilizing bacteria Burkholderia silvatlantica immobilized in micro calcium Polyvinyl alcolhol alginate particles, in PVA membrane, and in chitosan membrane after 72 h Slow release fertilizer was about 84.2%, 82.2%, and 52.9%, respectively in comparison with free bacteria Mechanical properties of PVA membrane with and without bacterial immobilized particles with modulus, elongation, and toughness were ∗ Corresponding author 0.122 GPa, 115.1%, 17.65 MPa and 0.022 GPa, 220.8%, 18.70 MPa, respectively Mechanical properties of chitosan membrane with and without bacterial immobilized particles with modulus, elongation, and toughness were Bui Doan Phuong Linh Email: plinhdl2@gmail.com 0.6 GPa, 7.6%, 0.66 MPa and 0.842 GPa, 32.4%, 3.52 MPa, respectively Cited as: Bui, L D P., Huynh, H T., Nguyen, H N., & Le, L Q (2019) Making polymer membranes immobilized with phosphate solubilizing bacteria to produce controlled release fertilizer in combination with microorganisms The Journal of Agriculture and Development 18(2), 105-111 www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) 106 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bước đầu nghiên cứu tạo màng Polymer cố định vi khuẩn giải lân định hướng tạo phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật Bùi Đoàn Phượng Linh1,2∗ , Huỳnh Thanh Hùng3 , Nguyễn Ngọc Hà4 & Lê Quang Luân5 Bộ Môn Sinh, Trường Đại Học Đồng Nai, Đồng Nai Bộ Môn Công nghệ Sinh học, Trường Đại Học Nông Lâm, Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh Khoa Nơng Học, Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Viện Nghiên Cứu Cơng Nghệ Sinh Học Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm, TP Hồ Chí Minh Trung Tâm Cơng Nghệ Sinh Học TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Sự kết hợp khả phóng thích chất dinh dưỡng chậm với hoạt động vi sinh vật sản phẩm phân bón giải pháp góp phần tăng hiệu suất sử dụng phân bón hạn chế tác động phân bón Ngày nhận: 04/04/2018 Ngày chỉnh sửa: 28/05/2018 tới môi trường Nghiên cứu nhằm xác định thông số tối ưu cho quy Ngày chấp nhận: 20/06/2018 trình tạo vi hạt cố định vi khuẩn có kích thước thích hợp tính chất học màng polyvinyl alcohol (PVA) chitosan có chứa khơng chứa vi hạt cố định vi khuẩn phân giải lân nhằm tạo màng polymer sản xuất phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật Kết cho thấy Từ khóa natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa nồng độ 1% calcium clorua 1% thích hợp để tạo vi hạt cố định vi khuẩn Hoạt tính Chitosan phân giải lân vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate, cố định Cố định vi khuẩn màng PVA màng chitosan khảo sát với kết sau 72 Phân bón tan chậm 84,2%, 82,2% 52,9% so với vi khuẩn tự Đặc tính lý màng PVA có chứa vi hạt cố định vi khuẩn không chứa vi hạt Polyvinyl alcolhol cố định vi khuẩn với thông số modulus, độ giãn dài độ bền 0,122 GPa, 115,1%, 17,65 MPa 0,022 GPa, 220,8%, 18,70 MPa Đặc tính lý màng chitosan có chứa vi hạt cố định vi khuẩn không chứa vi hạt cố định vi khuẩn có thơng số modulus, độ giãn dài độ bền ∗ Tác giả liên hệ 0,6 MPa, 7,6%, 0,66 MPa 0,842 GPa, 32,4%, 3,52 MPa Bài báo khoa học Bùi Đoàn Phượng Linh Email: plinhdl2@gmail.com ích đất Một sản phẩm phân bón có kết hợp phóng thích chất dinh dưỡng Hiệu suất sử dụng nhiều loại phân bón vơ chậm hoạt động vi sinh vật giúp nâng chưa cao q trình hòa tan, bay cao hiệu suất sử dụng phân bón bổ sung nguồn rửa trôi phân diễn nhanh, trồng vi sinh vật có ích cho đất khơng kịp hấp thu, dẫn tới lãng phí, gây ô nhiễm Phương pháp cố định tế bào kỹ thuật môi trường ảnh hưởng tới hệ vi sinh vật có ích nghiên cứu sử dụng nhiều đất (Naz & Sulaiman, 2016) Sử dụng phân lĩnh vực lên men sản xuất sản phẩm bón tan chậm với màng bao tạo polymer trao đổi chất xử lý môi trường Việc sử dụng giải pháp đảm bảo suất tế bào cố định có nhiều ưu điểm vượt trội so trồng lại góp phần hạn chế thất với tế bào tự như: giúp kéo dài ổn định hoạt dinh dưỡng, giảm thiểu tác động phân bón tới động enzyme vi sinh vật tiết ra, hỗ trợ môi trường (Shaviv, 2001; Trenkel, 2010; Azeem giúp bảo vệ tế bào chống lại tác động bất lợi & ctv., 2014) Mặt khác, góp phần nâng cao tác nhân lý hóa pH, nhiệt độ, dung môi suất trồng sản xuất nông nghiệp chí kim loại nặng (Kourkoutas & có tham gia tích cực vi sinh vật có Đặt Vấn Đề Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) www.jad.hcmuaf.edu.vn Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 107 ctv., 2004) Dựa ưu điểm này, vi khuẩn cố định vi hạt phương pháp cố định tế bào giúp hạn chế tác động phân 2.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng nồng độ CaCl2 đến kích thước hạt bón tới vi sinh vật kết hợp vi sinh vật với phân hóa học Chuẩn bị dung dịch natri alginate có khối lượng Hướng tới mục tiêu kết hợp tính ưu phân tử 903 kDa nồng độ dung dịch đề việt phân bón tan chậm với tiềm sinh xuất kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ học to lớn vi sinh vật để tạo sản phẩm natri alginate đến kích thước hạt dung dịch phân bón vừa có lợi cho sản xuất nông nghiệp CaCl nồng độ 1%, 3%, 5% Cho từ từ dung vừa thân thiện với môi trường Nghiên cứu dịch natri alginate vào dung dịch CaCl2 theo tỉ lệ thực nhằm xác định thông số tối ưu (1:5), kết hợp dùng máy đồng hóa (Homogenizer, cho quy trình tạo vi hạt cố định vi khuẩn có kích Bibby Scientific, Anh) khuấy đảo tạo dung dịch thước thích hợp, bổ sung vào màng bao phân bón đồng ổn định hạt 30 phút Lọc và đặc trưng lý màng tạo hai loại rửa hạt thu với nước cất Tiến hành đo kích polymer polyvinyl alcohol (PVA) chitosan thước hạt tạo máy Lazer diffracchứa không chứa vi hạt cố định vi khuẩn tion particle size analyzer LS 13 320, Beckman phân giải lân khó tan giúp định hướng tạo phân coulter, Mỹ Chọn nồng độ CaCl cho kích thước bón tan chậm với vỏ bọc polymer có kết hạt nhỏ để thực thí nghiệm tiếp hợp vi sinh vật để tăng hiệu sử dụng phân theo bón bổ sung nguồn vi sinh vật có ích cho đất, đặc biệt vi khuẩn chuyển hóa lân khó tan Vật Liệu Phương Pháp Nghiên Cứu 2.1 Vật liệu Chủng vi khuẩn phân giải lân Burkholderia silvatlantica Bộ môn Sinh học Trường Đại học Đồng Nai cung cấp B silvatlantica vi khuẩn gram âm, hình que, di chuyển roi, sinh trưởng tốt điều hiếu khí nhiệt độ 290 C, bất hoạt 420 C, sinh sản hình thức phân đơi tế bào (Perin & ctv., 2006) Hóa chất: PVA 217, chitosan nơng nghiệp, ethanol, calcium clorua (CaCl2 ) natri alginate khối lượng phân tử 903 kDa, 500 kDa, 200 kDa 100 kDa 2.2 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng nồng độ natri alginate đến kích thước hạt Chuẩn bị dung dịch natri alginate có khối lượng phân tử 903 kDa nồng độ 1%, 2%, 3% dung dịch CaCl2 nồng độ 2% Cho từ từ dung dịch natri alginate vào dung dịch CaCl2 theo tỉ lệ 1:5, kết hợp dùng máy đồng hóa (Homogenizer, Bibby Scientific, Anh) khuấy đảo tạo dung dịch đồng ổn định hạt 30 phút Lọc rửa hạt thu với nước cất Tiến hành đo kích thước hạt tạo máy Lazer diffraction particle size analyzer LS 13 320, Beckman coulter, Mỹ Chọn nồng độ natri alginate cho kích thước hạt nhỏ để thực thí nghiệm www.jad.hcmuaf.edu.vn 2.4 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng khối lượng phân tử natri alginate đến kích thước hạt Chuẩn bị dung dịch natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa, 200 kDa, 500 kDa, 903 kDa nồng độ đề xuất thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ natri alginate tới kích thước hạt dung dịch CaCl2 nồng độ đề xuất thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ CaCl2 đến kích thước hạt Cho từ từ dung dịch natri alginate vào dung dịch CaCl2 theo tỉ lệ 1:5, kết hợp dùng máy đồng hóa (Homogenizer, Bibby Scientific, Anh) khuấy đảo tạo dung dịch đồng ổn định hạt 30 phút Lọc rửa hạt thu với nước cất Tiến hành đo kích thước hạt tạo máy Lazer diffraction particle size analyzer LS 13 320, Beckman coulter, Mỹ Chọn khối lượng phân tử natri alginate cho kích thước hạt nhỏ để thực thí nghiệm 2.5 Phương pháp cố định tế bào vi khuẩn tạo màng bao polymer chứa vi hạt cố định vi khuẩn Vi khuẩn phân giải lân B.silvatlantica cố định phương pháp nhốt tạo gel với chất mang natri alginate kết hợp với CaCl2 với khối lượng phân tử nồng độ phần trăm thích hợp đề xuất kết thí nghiệm trên, trùng, trộn sinh khối vi khuẩn cho Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) 108 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh mật độ 109 tế bào/mL Sau đó, vi hạt calcium 2.7 Phương pháp khảo sát đặc tính lý màng PVA Chitosan alginate cố định vi khuẩn phân tán vào dung dịch PVA 4%, chitosan 4% tạo hỗn hợp Các giá trị modulus, độ giãn dài (Strain At đồng Hỗn hợp đổ khuôn tạo màng Break) độ dẻo dai (Toughness) màng PVA, để khô 40 C 48 chitosan chứa không chứa vi hạt calcium 2.6 Phương pháp khảo sát hoạt tính vi alginate đo đạc máy kiểm tra tính khuẩn Burkholderia silvatlantica chất học vật liệu nano (Nanomechanical Characterization Machine U9815A UTM 150, Hoạt tính phân giải lân vi khuẩn B silvat- Keysight Technology, Mỹ) Mẫu chuẩn bị lantica tự do, vi khuẩn cố định vi kiểm tra tính chất học theo tiêu chuẩn ISO hạt calcium alginate màng PVA chi- 527 (1993) với thông số thể tosan xác định phương pháp đo kích Bảng thước vòng phân giải mơi trường Pikovskaya, Các thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên theo mơi trường kiểm tra vi sinh vật phân giải kiểu CRD nhân tố với nghiệm thức khác hợp chất phospho vô khó tan theo TCVN nhau, nghiệm thức lặp lại lần Số liệu 6167:1996 (Bảng 1) thời gian nuôi ủ 24 giờ, xử lý phần mềm Microsoft Office Excel 2007 48 72 Mỗi đĩa môi trường tạo MSTATC 1.2 giếng có kích thước mm Hoạt tính vòng giải đánh giá hiệu số D - d (mm), Kết Quả Thảo Luận D đường kính vòng phân giải (mm), d đường kính giếng môi trường (mm) Bảng Thành phần nồng độ môi trường Pikovskaya kiểm tra vi sinh vật phân giải hợp chất phospho vơ khó tan 3.1 Ảnh hưởng nồng độ natri alginate đến kích thước hạt Nồng độ natri alginate có ảnh hưởng đến kích thước vi hạt calcium alginate tạo Thành phần Nồng độ (g/L) trình tạo gel với CaCl2 Kết thể Glucose 10,0 Bảng cho thấy giảm nồng độ natri alginate Ca3 (PO4 )2 5,0 kích thước vi hạt tạo giảm theo Cụ (NH4 )2 SO4 0,5 thể nồng độ natri alginate 3% kích thước KCl 0,2 vi hạt tạo lớn (457,5 µM) khác MgSO4 7H2 O 0,1 biệt có ý nghĩa thống kê so với nồng độ natri MnSO4 Vết alginat 2% 1%, nồng độ natri FeSO4 Vết alginate 1% kích thước vi hạt tạo nhỏ Nấm men 0,5 (262,3 µM) Điều nồng Agar 20,0 độ natri alginate cao độ nhớt dung dịch cao, dẫn đến khả phân tán natri Nước cất lít alginate dung dịch CaCl2 giảm, số lượng pH 6,8-7,0 phân tử natri alginate tham gia liên kết tạo gel nhiều so với dung dịch nồng độ thấp Khảo sát hoạt tính vi khuẩn: vi khuẩn B silnên dẫn đến kích thước hạt tạo lớn so với vatlantica tự tăng sinh khối 50 giảm nồng độ natri alginate Nồng độ natri mL môi trường LB (cho 10 g NaCl, 10 g pepalginat 1% chọn cho khảo sát tiếp ton, g nấm men, 1000 mL nước cất, pH theo 6,7 - 7) 30 C 48 Ly tâm 4000 rpm 15 phút, thu sinh khối, tái huyền phù 3.2 Ảnh hưởng nồng độ calcium clorua 10 mL nước cất vô trùng Đo mật độ quang đến kích thước hạt dung dịch huyền phù bước sóng 600 nm Hút 30 µL dung dịch huyền phù vào giếng đĩa môi Nồng độ CaCl2 yếu tố có ảnh trường chuẩn bị Ủ 300 C, tiến hành hưởng đến kích thước vi hạt calcium alginate Kết đo kích thước vòng phân giải sau 24 giờ, 48 Bảng cho thấy giảm nồng độ CaCl2 72 kích thước hạt tạo giảm theo Cụ thể, nồng độ CaCl2 5% kích thước vi hạt tạo Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) www.jad.hcmuaf.edu.vn 109 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Các thơng số màng PVA chitosan Các thông số màng Khơng hạt Màng chitosan Có hạt Khơng hạt Màng PVA Có hạt Chiều dài (mm) 45,5 ➧ 0,1 45,5 ➧ 0,1 41,6 ➧ 0,6 31,1 ➧ 2,0 Bảng Kích thước trung bình vi hạt calcium alginate nồng độ natri alginate khác Nồng độ natri alginate (%) Kích thước hạt trung bình ➧ SD (µM) 262,93a ➧ 11,55 297,80a ➧ 1,31 475,50b ➧ 18,22 a-b Trong cột, giá trị trung bình có kí tự theo sau khác thể khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (P < 0,05) lớn nhất, nồng độ 1% kích thước vi hạt tạo nhỏ nghiệm thức Do vậy, dung dịch calcium clorua nồng độ 1% chọn cho khảo sát Bảng Kích thước trung bình hạt calcium alginate nồng độ calcium clorua khác Nồng độ CaCl2 (%) Kích thước hạt trung bình ➧ SD (µM) 257,33a ➧ 9,53 309,50ab ➧ 15,74 341,73b ➧ 22,91 a-b Trong cột, giá trị trung bình có kí tự theo sau khác thể khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (P < 0,05) 3.3 Ảnh hưởng khối lượng phân tử natri alginate đến kích thước hạt Khi đồng yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt nồng độ natri alginate, nồng độ CaCl2 tốc độ khuấy, kết cho thấy khối lượng phân tử natri alginate ảnh hưởng tới kích thước hạt tạo Theo Bảng 5, khối lượng phân tử natri alginate tỉ lệ thuận với kích thước vi hạt calium alginate Tại nghiệm thức với natri alginate có khối lượng phân tử 903 kDa, kích thước vi hạt tạo lớn (250,93), khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức lại (P < 0,05) Tại nghiệm thức www.jad.hcmuaf.edu.vn Chiều rộng (mm) 0,43 ➧ 0,060 0,62 ➧ 0,030 0,41 ➧ 0,013 0,35 ➧ 0,003 Độ dày (mm) 0,039 ➧ 0,001 0,061 ➧ 0,001 0,032 ➧ 0,001 0,023 ➧ 0,001 natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa, kích thước vi hạt tạo nhỏ (68,10 µM) Điều độ dài ngắn mạch natri alginate có ảnh hưởng định đến độ nhớt dung dịch hòa tan natri alginate vào nước Natri alginate khối lượng phân tử thấp chuỗi polymer natri alginate ngắn Natri alginate có khối lượng phân tử lớn, mạch polymer dài, độ nhớt dung dịch tăng, mà độ nhớt dung dịch tăng dẫn đến kích thước vi hạt calcium alginate lớn Natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa chọn để tiến hành thí nghiệm cố định vi khuẩn Bảng Kích thước trung bình vi hạt calcium alginate tạo với natri alginate có khối lượng phân tử khác Khối lượng phân tử natri alginate (kDa) 903 500 200 100 Kích thước hạt trung bình ➧ SD (µM) 250,93a ➧ 4,19 145,66b ➧ 7,61 85,55c ➧ 4,03 68,10c ➧ 5,25 a-c Trong cột, giá trị trung bình có kí tự theo sau khác thể khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê (P < 0,05) 3.4 Độ bền lý màng PVA, chitosan chứa không chứa vi hạt cố định vi khuẩn Độ bền lý màng PVA chitosan xác định qua thông số modulus Modulus tính chất học đặc trưng cho vật liệu rắn đàn hồi tuyến tính Nó biểu thị lực cần để kéo giãn vật, độ giãn dài độ bền Modulus thấp màng dễ bị kéo giãn Kết thí nghiệm cho thấy diện vi hạt calcium alginate cấu trúc màng PVA chitosan ảnh hưởng đến tính đàn hồi màng Giá trị Modolus màng PVA không chứa vi hạt chứa vi hạt 0,022 GPa 0,122 GPa, màng Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) 110 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Đặc trưng lý màng PVA chitosan chứa không chứa vi hạt cố định vi khuẩn Đặc trưng lý màng Màng PVA Màng chitosan Khơng hạt Có hạt Khơng hạt Có hạt Modulus ➧ SD (GPa) 0,022 ➧ 0,003 0,122 ➧ 0,023 0,842 ➧ 0,107 0,600 ➧ 0,039 chitosan 0,842 GPa 0,600 GPa Mặt khác nghiên cứu vi hạt không ảnh hưởng đến tính đàn hồi mà ảnh hưởng đến độ giãn dài, độ bền màng PVA chitosan Giá trị độ giãn dài màng PVA chitosan không chứa vi hạt calcium alginate (220,8% 32,4%) cao so với màng PVA chitosan có chứa vi hạt calcium alginate (115,1% 7,6%) Giá trị độ bền màng PVA chitosan không chứa vi hạt 18,70 MPa, 3,52 MPa, độ bền màng PVA chitosan có chứa vi hạt 17,65 MPa 0,66 MPa Mặt khác, so sánh độ bền lý màng PVA chitosan với cho thấy Modolus màng PVA thấp so với màng chitosan, độ giãn dài độ bền màng PVA lại cao màng chitosan hai trường hợp có khơng có vi hạt cố định vi khuẩn (Bảng 6) Modulus thấp màng dễ bị kéo dãn, khơng đồng nghĩa với modulus thấp khả đàn hồi vật liệu tốt hơn, mà phụ thuộc vào cấu trúc thành phần vật liệu tạo màng Các thông số độ bền lý màng PVA, chitosan cho thấy PVA chitosan polymer có khả lựa chọn làm màng bao phân tan chậm, kết phù hợp với nghiên cứu Nguyen (2013) Lubkowski (2014) 3.5 Hoạt tính phân giải lân vi khuẩn Burkholderia silvatlantica vi hạt calcium alginate, màng PVA chitosan Độ giãn dài ➧ SD (%) 220,8 ➧ 8,60 115,1 ➧ 7,10 32,4 ➧ 0,03 7,6 ➧ 0,01 Độ bền ➧ SD (MPa) 18,70 ➧ 1,16 17,65 ➧ 0,67 3,52 ➧ 0,29 0,66 ➧ 0,01 Hình Vòng phân giải hợp chất phospho vơ khó tan vi khuẩn B silvatlantica thời điểm 48 (a Vi khuẩn tự do, b Vi khuẩn cố định calium alginat, c Màng PVA chứa vi hạt cố định vi khuẩn, d Màng chitosan chứa hạt vi khuẩn cố định e Màng chitosan chứa vi khuẩn tự do) tự vi khuẩn cố định khơng thấy xuất vòng phân giải Ở thời điểm 48 giờ, 72 tất đĩa nuôi cấy xuất vòng phân giải trừ màng chitosan chứa vi khuẩn tự So sánh kết cho thấy vi khuẩn tự nuôi cấy môi trường kiểm tra vi sinh vật phân giải hợp chất phospho vơ khó tan phát triển mạnh so với vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate vi khuẩn cố định vi hạt calcium alghinate màng PVA màng chitosan Điều giải thích bọc vỏ calcium alginate vi khuẩn cố định vi hạt phân tán màng PVA, màng chitosan nên sinh trưởng phát triển vi khuẩn chậm so với vi khuẩn tự Vi khuẩn cần có thời gian tiết enzyme phóng thích bên ngồi vi hạt calcium alginate, từ phân giải hợp chất phospho môi trường dẫn tới khả phân giải chậm Hoạt tính phân giải lân vơ khó tan vi khuẩn B silvatlantica thể kích thước vòng phân giải bao quanh vi khuẩn tự do, vi hạt calcium alginate cố định vi khuẩn, màng PVA màng chitosan có chứa vi khuẩn cố định vi hạt quan sát thấy Hình Kết thể Bảng cho thấy Dựa kích thước vòng phân giải phospho thời điểm 24 sau ủ màng PVA chứa khó tan sau 72 vi khuẩn cố định vi vi khuẩn cố định, màng chitosan chứa vi khuẩn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) www.jad.hcmuaf.edu.vn 111 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Kích thước trung bình vòng phân giải hợp chất phospho vơ khó tan vi khuẩn Burkholderia silvatlantica theo thời gian Thời gian ủ (giờ) 24 48 72 Kích thước trung bình vòng phân giải lân (mm) ➧ SD Màng chitosan Vi khuẩn Màng PVA chứa Vi khuẩn tự cố định vi khuẩn Chứa vi khuẩn Chứa vi khuẩn tự cố định cố định 5,01 ➧ 0,07 4,82 ➧ 0,03 0,00 0,00 0,00 8,51 ➧ 0,18 7,64 ➧ 0,04 6,63 ➧ 0,26 0,00 1,42 ➧ 0,12 9,87 ➧ 0,08 8,31 ➧ 0,18 8,11 ➧ 0,27 0,00 5,22 ➧ 0,10 hạt calcium alginate (8,31 mm), vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate màng PVA (8,11 mm) vi khuẩn tự (9,87 mm) cho thấy hoạt tính phân giải lân vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate, vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate màng PVA đạt 84,2%, 82,2% so với vi khuẩn tự Đối với màng chitosan chứa vi khuẩn tự sau 72 hồn tồn khơng có hoạt tính phân giải lân vơ khó tan, điều giải thích khả kháng khuẩn tự nhiên chitosan nên vi khuẩn phát triển Nhưng màng chitosan chứa vi hạt cố định vi khuẩn với kích thước vòng phân giải phospho 5,22 mm cho thấy hoạt tính phân giải phospho khó tan đạt 52,9% so với vi khuẩn tự Như cacilum alginate phần giúp bảo vệ vi khuẩn khỏi khả kháng khuẩn chitosan Qua cho thấy, cố định vi khuẩn vi hạt giúp bảo vệ vi khuẩn tránh tác động bất lợi mơi trường bên ngồi nghiên cứu Kourkoutas & ctv (2004) Kết Luận Nồng độ 1% natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa calcium clorua 1% thông số tối ưu cho trình tạo vi hạt calcium alginate có kích thước nhỏ nhất, kích thước tạo thuận lợi cho việc cố định vi khuẩn vào màng bao polymer dùng để tạo màng cho phân tan chậm kết hợp vi sinh vật Các thông số khả đàn hồi, độ dãn dài độ bền PVA chitosan cho thấy hai vật liệu PVA chitosan sử dụng làm vật liệu tạo màng Tuy nhiên, diện vi hạt cố định vi khuẩn calcium alginate cấu trúc màng PVA chitosan có ảnh hưởng đến tính chất học màng Kết nghiên cứu bước đầu phương pháp tạo vi hạt cố định vi khuẩn www.jad.hcmuaf.edu.vn phương pháp nhốt sử dụng calcium alginate đảm bảo vi khuẩn hoạt tính góp phần giúp bảo vệ vi khuẩn trước tác động điều kiện bất lợi bên ngồi Điều phương cách giúp tăng khả sống sót vi sinh vật kết hợp với phân bón hóa học cho mục tiêu tạo phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật Tài Liệu Tham Khảo (References) Azeem, B., KuShaari, K., Man, Z B., Basit, A., & Thanh, T H (2014) Review on materials & methods to produce controlled release coated urea fertilizer Journal of Controlled Release 181, 11-21 Kourkoutas, Y., Bekatorou, A., Banat, I M., Marchant, R., & Koutinas, A A (2004) Immobilization technologies and support materials suitable in alcohol beverages production: a review Food Microbiology 21(4), 377-397 Lubkowski, K (2014) Coating fertilizer granules with biodegradable materials for controlled fertilizer release Environmental Engineering & Management Journal (EEMJ) 13(10), 2573-2581 Naz M Y., & Sulaiman S A (2016) Slow release coating remedy for nitrogen loss from conventional urea: a review Journal of Controlled Release 225, 109-120 Nguyen, T T T (2013) Research on synthesis of biodegradable polymers based on polyvinyl alcohol and natural polysaccharides (Unpublished doctoral dissertation) Vietnam Academy of Science and Technology, Ha Noi, Vietnam Perin, L., Martinez-Aguilar, L., Paredes-Valdez, G., Baldani, J I., Estrada-De Los Santos, P., Reis, V M., & Caballero-Mellado, J (2006) Burkholderia silvatlantica sp nov., a diazotrophic bacterium associated with sugar cane and maize International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 56(8), 1931-1937 Shaviv, A (2001) Advances in controlled-release fertilizers Advances in agronomy 71, 1-49 Trenkel, M E (2010) Slow-and controlled-release and stabilized fertilizers: An option for enhancing nutrient use efficiency in Agriculture Paris, France: IFA International Fertilizer Industry Association Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 18(2) ... thích hợp để tạo vi hạt cố định vi khuẩn Hoạt tính Chitosan phân giải lân vi khuẩn cố định vi hạt calcium alginate, cố định Cố định vi khuẩn màng PVA màng chitosan khảo sát với kết sau 72 Phân bón. .. Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bước đầu nghiên cứu tạo màng Polymer cố định vi khuẩn giải lân định hướng tạo phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật Bùi Đoàn Phượng Linh1,2∗ , Huỳnh Thanh... có chứa không chứa vi hạt cố định vi khuẩn phân giải lân nhằm tạo màng polymer sản xuất phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật Kết cho thấy Từ khóa natri alginate có khối lượng phân tử 100 kDa nồng