CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Xử lý chất thải hữu cơ thành phân compost
1.3.4. Nhu cầu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật
Để cĩ thể tái sinh và hoạt động một cách hợp lý, vi sinh vật cần cĩ nguồn năng lượng: carbon để tổng hợp tế bào mới và các nguyên tố vơ cơ (chất dinh dưỡng) như: nitơ (N), phospho (P), lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và magie (Mg). Ngồi ra, các chất dinh dưỡng hữu cơ cũng cần thiết để tổng hợp tế bào [8].
Bảng 1.3: Chức năng sinh lý của nguyên tố đa lượng [8] Nguyên tố
đa lượng Hợp chất sử dụng Chức năng sinh lý
P KH2PO4, K2HPO4 Là thành phần của acid nucleic, nucleoprotein, phospholipid, co-enzyme, ATP... Làm nên hệ thống đệm giúp điều chỉnh pH mơi trường.
S (NH4)2SO4, MgSO4
Là thành phần của các aminoacid chứa S, một số vitamin; glutathione cĩ tác dụng điều chỉnh điện thế oxy hố khử trong tế bào.
Mg
MgSO4
Là thành phần trung tâm hoạt tính của enzyme phosphoryl hố hexose, dehydrogenase của acid isocitric, polymerase của acid nucleic, thành phần của chlorophyll và bacterio-chlorophyll. Ca CaCl2, Ca(NO3)2 Tạo tính ổn duy trì, cần cho trạng thái cảm thụ của tế bào. định của một số cofactor, enzyme
Na NaCl
Thành phần của hệ thống chuyển vận của tế bào, duy trì áp suất thẩm thấu, duy trì tính ổn định của một số enzyme.
K KH2PO4, KH2PO4 Là cofactor của một số enzyme, duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào, là nhân tố ổn định của ribosome ở một số vi khuẩn ưa mặn.
Fe FeSO4
Thành phần của sắc tố vi khuẩn và một số enzyme, là vật chất và nguồn năng lượng của một số vi khuẩn sắt, cần thiết để tổng hợp chlorophyll và độc tố vi khuẩn bạch hầu.
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Bảng 1.4: Chức năng sinh lý của nguyên tố vi lượng [8] Nguyên tố
vi lượng Tác dụng sinh lý
Zn Cĩ mặt trong alcohol dehydrogenase, lactodehydrogenase, phosphatase kiềm, RNA polymerase, DNA polymerase... Mn Cĩ mặt trong peroxyd dismutase, carboxylase citric synthetase
Mo Cĩ mặt trong nitrate reductase, nitrogenase, formic dehydrogenase. Se Cĩ mặt trong glycin reductase, formic reductase.
Co Cĩ mặt trong glutamic mutase. Cu Cĩ mặt trong cytochrome oxydase.
W Cĩ mặt trong formic dehydrogenase.
Br Cĩ mặt trong urease, cần cho sự sinh trưởng của vi khuẩn hydrogen.
Hai nguồn carbon thơng dụng nhất đối với mơ tế bào là carbon hữu cơ và CO2. Những vi sinh vật sử dụng nguồn carbon hữu cơ để tạo thành mơ tế bào được gọi là vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs). Các vi sinh vật sử dụng nguồn carbon từ CO2 được gọi là vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs). Sự chuyển hĩa CO2 thành mơ tế bào hữu cơ là quá trình khử địi hỏi phải cung cấp thêm năng lượng. Do đĩ, các vi sinh vật tự dưỡng tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình tổng hợp hơn so với vi sinh vật dị dưỡng. Đây chính là nguyên nhân khiến cho tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật tự dưỡng thường thấp hơn vi sinh vật dị dưỡng [2]; [8].
Năng lượng cần thiết để tổng hợp tế bào cĩ thể được cung cấp từ ánh sáng mặt trời hoặc từ phản ứng oxy hĩa hĩa học. Các vi sinh vật cĩ thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng được gọi là vi sinh vật quang dưỡng (phototrophs). Các vi sinh vật quang dưỡng cĩ thể là vi sinh vật dị dưỡng (vi khuẩn chuyển hĩa lưu huỳnh) hoặc các vi sinh vật tự dưỡng (tảo và vi khuẩn quang hợp). Các vi sinh vật lấy năng lượng từ các phản ứng hĩa học được gọi là chemotrophs. Cũng giống như vi sinh vật quang dưỡng, cheomotrophs cũng gồm hai loại: dị dưỡng hĩa học (nguyên sinh động vật, nấm và hầu hết các vi khuẩn) và tự dưỡng hĩa học (vi khuẩn nitrate hĩa). Các vi sinh vật tự dưỡng hĩa học thu năng lượng từ quá trình oxy hĩa hợp chất vơ cơ như: ammoniac,
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
nitrit và các hợp chất chứa lưu huỳnh. Các vi sinh vật dị dưỡng hĩa học thường thu năng lượng từ quá trình oxy hĩa các hợp chất hữu cơ. Sự phân loại vi sinh vật theo nguồn năng lượng và carbon của tế bào được trình bày trong bảng 1.5:
Bảng 1.5: Phân loại vi sinh vật theo nguồn carbon và nguồn năng lượng
Loại Nguồn năng lượng Nguồn carbon Tự dưỡng Quang tự dưỡng Tự dưỡng hĩa học Dị dưỡng Dị dưỡng hĩa học Quang dị dưỡng Ánh sáng mặt trời
Phản ứng oxy hĩa khử chất vơ cơ Phản ứng oxy hĩa khử chất hữu cơ Ánh sáng mặt trời
CO2 CO2 Carbon hữu cơ Carbon hữu cơ (Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993)