CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. NGHIÊN CỨU VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN
3.2.3.1. Ảnh hƣởng đến khả năng phân giải xenluloza của chủng
Chủng xạ khuẩn XK112 đƣợc nuôi cấy trong môi trƣờng dịch thể. Xác định ảnh hƣởng của yếu tố nuôi cấy (nhiệt độ, pH môi trƣờng) đến khả năng sinh trƣởng và hoạt tính phân giải xenluloza thơng qua mật độ tế bào và hoạt tính xenlulaza trong dịch thể, trên môi trƣờng thạch đĩa chứa 1% CMC hoặc bột giấy với thuốc thử Lugol. Khi xác định ảnh hƣởng của một yếu tố ni cấy thì giữ các yếu tố khác trong điều kiện ni cấy thích hợp.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ
Chủng XK112 đƣợc nuôi cấy lắc trong môi trƣờng Gauze ở các nhiệt độ khác
97
nhau từ 25 đến 650C. Sau 72h, xác định mật độ tế bào và thu dịch enzym thơ, xác định hoạt tính xenlulaza để đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ nuôi cấy đến sinh trƣởng và khả năng phân giải xenluloza của chủng XK112.
Bảng 3.10. Ảnh hƣởng nhiệt độ đến sinh trƣởng và khả năng phân giải xenluloza của chủng XK112
Nhiệt độ nuôi (0C) Mật độ tế bào (x 106 CFU/ml) Kích thƣớc vịng phân giải (D-d, mm) Hoạt tính tƣơng đối (%) CMC Bột giấy 25 0,53 10 +/- 29,5 30 180 18 11 52,8 35 5400 31 15 91,2 40 6200 34 16 100 45 5600 32 16 94,1 50 3600 31 15 92,2 55 440 31 14 92,0 60 22 19 11 56,0 65 0,26 +/- +/- 26,0
Chú thích: (+/-) Vịng phân giải mờ, kích thước vịng phân giải<10 mm
Kết quả trong bảng 3.10 cho thấy chủng XK112 sinh trƣởng kém ở các nhiệt độ 25 và 60-650C (mật độ tế bào chỉ đạt 105-106 CFU/ ml), khả năng sinh trƣởng tăng nhanh trong khoảng 35-500C (đạt 109 CFU/ml) và đạt mức cao nhất (6,2 x108CFU/ml) ở 400C. Ở 30 và 550C, chủng XK112 sinh trƣởng kém hơn nhƣng mật độ tế bào vẫn đạt 4,4 x108 CFU/ml.
Ở nhiệt độ 25 và 650C, kích thƣớc vòng phân giải CMC ở mức thấp (≤10 mm), hoạt tính tƣơng đối chỉ đạt dƣới 30%. Trong khoảng 35-550C khả năng phân giải xenluloza chủng XK112 tăng mạnh (hoạt tính tƣơng đối đạt trên 90%, kích thƣớc vòng phân giải xenluloza đạt trên 30 mm với cơ chất là CMC và 14- 16 mm với cơ chất là bột giấy) chứng tỏ khoảng nhiệt độ này thích hợp cho chủng XK112 tổng hợp enzym xenlulaza. Ở nhiệt độ ni cấy 30 và 600C, kích thƣớc vịng phân giải CMC và bột giấy không cao tuy nhiên hoạt tính tƣơng đối cũng đạt 50- 60%.
98
Nhƣ vậy, chủng XK112 có khả năng sinh trƣởng và tổng hợp xenlulaza ở dải nhiệt độ 25- 600C, trong đó nhiệt độ thích hợp là 35-550C. Kết quả này cũng phù hợp với một số kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố [10, 25, 32, 44, 67]. Khoảng nhiệt độ thích hợp của chủng XK112 là tƣơng đối rộng so với một số chủng xạ khuẩn phân giải xenluloza khác. Trong nghiên cứu xử lý phế thải nông nghiệp, tác giả Trần Đình Toại [23] đã xác định đƣợc nhiệt độ thích hợp cho sinh trƣởng và hoạt tính xenlulaza của hai chủng xạ khuẩn (ký hiệu 2P và 7P) là 35-450C với nhiệt độ tối ƣu là 450C. Tác giả Tăng Thị Chính [4] đã xác định đƣợc nhiệt độ thích hợp cho một số chủng xạ khuẩn phân giải xenluloza để xử lý rác thải là 40-550C.
Khoảng nhiệt độ thích hợp của chủng xạ khuẩn ƣa nhiệt XK112 hoàn toàn phù hợp với sự biến động nhiệt độ trong quá trình ủ phân, nhất là sau 4 ngày, khi nhiệt độ đống ủ bắt đầu tăng cao, quá trình phân giải xenluloza sẽ diễn ra mạnh trong khoảng thời gian từ ngày thứ 4 đến ngày thứ 15.
* Ảnh hưởng của pH
Để xác định ảnh hƣởng của pH đến sinh trƣởng và khả năng phân giải xenluloza, chủng xạ khuẩn XK112 đƣợc nuôi cấy lắc trong môi trƣờng Gauze ở các điều kiện thích hợp với pH biến động từ 5,0 đến 9,0. Sau 72h nuôi cấy, xác định mật độ tế bào và hoạt tính enzym xenlulaza.
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng pH đến sinh trƣởng và khả năng phân giải xenluloza của chủng XK112
pH ban đầu pH cuối Mật độ tế bào (x 106 CFU/ ml) Kích thƣớc vịng phân giải (D-d, mm) Hoạt tính tƣơng đối (%) CMC Bột giấy 4 5,0 0,18 20 11 58,0 5 5,4 6,4 22 12 64,3 6 6,8 320 26 14 76,5 7 7,3 5600 34 16 100 8 7,6 2800 29 15 85,3 9 8,2 3,4 24 14 70,0
99
Bảng 3.11 cho thấy, ở pH 4 chủng XK112 sinh trƣởng kém (mật độ tế bào chỉ đạt 105 CFU/ml), kích thƣớc vịng phân giải CMC và bột giấy đều ở mức thấp nhất (lần lƣợt là 20 và 11 mm). Khả năng sinh trƣởng, hoạt tính xenlulaza đều đạt cao nhất ở pH 7,0 (mật độ tế bào và kích thƣớc vịng phân giải CMC, bột giấy của chủng XK112 tƣơng ứng là 5,6 x109 CFU/ml, 34 và 16 mm). Mặc dù dịch enzym của chủng XK112 đƣợc nuôi cấy trong khoảng pH từ 4 đến 9 đều có khả năng phân giải cơ chất xenlulza trên mơi trƣờng thạch đĩa nhƣng mật độ tế bào và khả năng phân giải xenluloza chỉ đạt mức cao (tƣơng ứng là 108 -109 CFU/ml, hoạt tính tƣơng đối đạt trên 70%) khi pH nuôi cấy ban đầu trong khoảng 6- 8.
Nhƣ vậy, pH thích hợp cho sinh trƣởng và hoạt tính phân giải xenluloza của chủng XK112 là trung tính (pH 6- 8). Kết quả này cũng phù hợp với một số kết quả nghiên cứu đã đƣợc công bố [10, 25, 32, 44, 67]. Chủng XK112 có dải pH thích hợp rộng hơn so với các chủng xạ khuẩn trong một số nghiên cứu khác. Trần Đình Toại [23] đã xác định đƣợc pH thích hợp cho sinh trƣởng và hoạt tính xenlulaza của hai chủng xạ khuẩn (ký hiệu 2P và 7P) ứng dụng trong xử lý phế thải nông nghiệp là pH 7- 7,5 với pH tối ƣu là 7,5. Tác giả Tăng Thị Chính [4] đã phân lập, tuyển chọn và xác định đƣợc pH thích hợp cho một số chủng xạ khuẩn phân giải xenluloza để xử lý rác thải sinh hoạt hiếu khí là pH 7- 8.
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy pH thích hợp cho chủng XK112 phân giải xenluloza hoàn toàn phù hợp với điều kiện ủ xử lý chất thải chăn ni (composting) vì sau khi xử lý cơ chất và trung hồ bằng vơi bột, pH của chất thải chăn ni trƣớc khi ủ thƣờng ở mức trung tính hoặc kiềm nhẹ [47, 61, 77, 109].
Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy chủng XK112 có khả năng phân giải xenluloza trong dải nhiệt độ 30- 600C, pH 4,0- 9,0 trong đó điều kiện thích hợp là nhiệt độ 35- 550C và pH 6,0- 8,0.