Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.9. Đặc điểm phân loại
Bảng 3.10. Đặc điểm phân loại của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô
STT Đặc điểm sinh học
Chủng nghiên cứu
70 G3_KL1 110 G6_KL2 ĐH G7 Đ 914_KL2
1 Hình dạng khuẩn
lạc Đen đậm, mép không gọn
Tròn, đen, mép gọn
Tròn, đen nhạt, tâm nhỏ đậm, mép không
gọn
Tròn, đen đậm, mép không gọn 2 Đường kính
khuẩn lạc d ≈ 1mm d ≈ 2,5 mm d ≈ 1mm d ≈ 2,5 mm 3 Hình dạng tế bào Hình que, cánh
chuồn, đơn lẻ
Hình que ngắn, đơn lẻ
Hình que, đơn lẻ
Hình que, có tiêm mao,
đơn lẻ
4 Gram - + - -
5 Khả năng tạo bào
tử - + - -
6 Khả năng chuyển hóa cơ chất
Không hoàn toàn
Không hoàn toàn
Không hoàn
toàn Hoàn toàn
7 NaCl Tối ƣu 1% 3% 1% 1%
Giới hạn 0 - 5% 0 - 10% 0 - 2% 0 - 3%
8 pH Tối ƣu 8 7 7 7
Giới hạn 6 - 8 6 - 8 5 - 8 5 - 8
9 Nhiệt độ
Tối ƣu 55oC 55oC 55oC 55oC
Giới hạn 45 - 70oC nd nd nd
(nd: không xác định)
Từ những kết quả về đặc điểm hình thái, sinh lý sinh hóa thu đƣợc ở bảng 3.10 và đối chiếu với khóa phân loại của Bergey [William và cs, 1994] có thể đƣa ra kết luận sau:
Chủng Đ914_KL2 có những đặc điểm của chi Thermodesulfobacterium.
Chủng 110G6_KL2 có những đặc điểm của chi Desulfotomaculum.
Chủng ĐHG7 có những đặc điểm của chi Thermodesulfohabdus.
Chủng 70G3_KL1 có những đặc điểm của chi Thermotoga.
Trên cơ sở nắm vững các đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô phân lập đƣợc từ các giếng khoan dầu khí Vũng Tàu, chúng ta có thể hạn chế đƣợc các tác hại của vi khuẩn này đến ngành công nghiệp dầu khí bằng cách thay đổi các điều kiện sống tối ƣu của chúng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Tất cả 39 mẫu vi khuẩn (hỗn chủng) lấy từ bộ sưu tập vi khẩn khử sunphat ưa nhiệt từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu đều có khả năng sinh trưởng trong môi trường dầu thô là nguồn cơ chất duy nhất, trong đó, 25 chủng thể hiện khả năng sinh trưởng tốt.
2. Trong số 6 mẫu vi khuẩn khử sunphat ưa nhiệt có khả năng sinh trưởng tốt trong môi trường có chứa dầu thô, mẫu vi khuẩn khử sunphat 70G3 có khả năng sử dụng dầu thô nhiều nhất (41,7%), tiếp đó là 110G6, Đ914, ĐHG7, 802G8 và Đ1008G10 (14,6%; 11%; 9,1%; 4,1% và 0,8%).
3. Trong số 6 đơn chủng 70G3_ KL1, 110G6_KL2, ĐHG7, 802G8_KL1, Đ914_KL2và Đ1008G10, chỉ có 110G6_Kl2 là vi khuẩn Gram dương sinh bào tử, còn lại là vi khuẩn Gram âm.
4. Hình dạng dạng tế bào của 6 chủng này đều là hình que. Chỉ có duy nhất chủng Đ914_KL2 có tiên mao đơn cực. Hình dạng tế bào của chủng 70G3_KL1 có những biến đổi lạ hơn so với các chủng khác.
5. Các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat 70G3_ KL1, 110G6_KL2, ĐHG7 và Đ914_KL2 đều có khả năng sinh trưởng trong môi trường có hàm lượng dầu từ 0,5 - 10% (riêng chủng Đ914_KL2 lên đến 20%). Ba chủng 110G6_KL2, ĐHG7 và Đ914_KL2 sinh trưởng tối ưu ở hàm lượng dầu 0,5%. Chủng 70G3_ KL1 sinh trưởng tối ưu ở hàm lượng dầu 5%.
6. Chủng Thermotoga 70G3_KL1: hình que, cánh chuồn, oxy hóa không hoàn toàn cơ chất, sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 55oC, dải muối NaCl từ 0 - 5%
(tối ƣu ở 1%), khoảng pH từ 6 - 8 (tối ƣu ở pH 8).
7. Chủng Desulfotomaculum 110G6_KL2: hình que ngắn, oxy hóa không hoàn toàn cơ chất, sinh trưởng ở nhiệt độ 30 - 70oC (tối ưu ở 55oC), dải muối NaCl từ 0 - 10% (tối ƣu ở 3%), khoảng pH từ 6 - 8 (tối ƣu ở pH 7).
8. Chủng Thermodesulfohabdus ĐHG7: hình que, oxy hóa không hoàn toàn, sinh trưởng tối ưu ở 55oC, dải muối từ 0 - 2% (tối ưu ở 1%), khoảng pH từ 5 - 8 (tối ƣu ở pH 7).
9. Chủng Thermodesulfobacterium Đ914_KL2: hình que, có tiên mao, oxy hóa hoàn toàn cơ chất, sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 55oC, giải muối NaCl từ 0 - 3% ( tối ƣu ở 1%), khoảng pH 5 - 8 (tối ƣu ở pH 7).
KIẾN NGHỊ
1. So sánh biến đổi hình thái tế bào của các chủng vi khuẩn khử sunphat nghiên cứu trong môi trường dầu thô với nguồn cơ chất ưa thích lactat.
2. Phân tích hàm lƣợng dầu tổng số và thành phần dầu bị sử dụng bởi bốn đơn chủng nghiên cứu ở điều kiện tối ưu cho sinh trưởng của từng chủng.
3. Bố trí lại thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh trưởng của từng chủng với khoảng nhiệt độ thích hợp hơn để tìm ra giới hạn nhiệt độ cho sinh trưởng của mỗi chủng.
4. Tiến hành phân tích trình tự gen 16S rARN của bốn đơn chủng nghiên cứu để định danh chính xác từng chủng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Lại Thúy Hiền (1997). Giáo trình cao học vi sinh vật dầu mỏ. Viện sinh thái và tài nguyên sinh vật, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2. Lại Thúy Hiền, Vũ Phương Anh và Tạ Duy Hiến (1997). Khả năng sử dụng hydrocacbon mạch dài của một số chủng xạ khuẩn phân lập từ mỏ dầu Bạch Hổ.
Tạp chí sinh học 18(2): 74-79.
3. Lại Thúy Hiền, Vũ Phương Anh và Tống Kim Thuần (1999). Khả năng sử dụng hydrocacbon mạch dài của Candida tropicalis và Rhodotorula glutinis phân lập từ mỏ dầu Bạch Hổ. Tạp chí Khoa học và Công nghệ 37(2): 36-42.
4. Lại Thúy Hiền, Hoàng Hải và Nguyễn Đình Quyến (1996). Đặc điểm phân loại và khả năng sử dụng hydrocacbon của một số chủng Pseudomonas phân lập từ dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ. Kỷ yếu Viện Công nghệ Sinh học: 145-153.
5. Lại Thuý Hiền, Nguyễn Thị Thu Huyền, Đỗ Thu Phương, Vũ Phương Anh, Kiều Hữu Ảnh (2003). Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của một số chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt phân lập đƣợc từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu. Tạp chí Khoa học và Công nghệ 41(4): 1-7.
6. Lại Thuý Hiền, Đặng Phương Nga (1998). Một số đặc điểm sinh lý, sinh hoá của một số chủng vi khuẩn khử sunphat phân lập từ mỏ dầu Bạch Hổ. Tạp chí sinh học 20(4): 37-42.
7. Lại Thuý Hiền, Lê Phi Nga (1992). Nghiên cứu khả năng gây ăn mòn kim loại của vi khuẩn Desulfovibrio vulgaris. Tạp chí sinh học 14(4): 26-29.
8. Lại Thúy Hiền, Đỗ Thu Phương, Vũ Phương Anh, Đặng Phương Nga, Hoàng Hải, Phạm Thị Hằng, Vương Thị Nga, Lê Gia Hy và Trần Đình Mấn (2005). Nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật dầu mỏ. Hội nghị Khoa học kỷ niệm 30 năm Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam: 57-66.
9. Lại Thúy Hiền, Đỗ Thu Phương, Phạm Thị Hằng, Vương Thị Nga, Nguyễn Văn Long, Kiều Quỳnh Hoa, Lê Nhƣ Tiêu, Nguyễn Thị Phúc và Nguyễn Văn An
(2001). Khả năng tạo khí H2S của vi khuẩn khử sunphat siêu nhiệt và chịu áp, phân lập từ giếng khoan dầu khí mỏ Bạch Hổ, Vũng Tàu. Hội nghị Khoa học – Kỹ thuật dầu khí kỉ niệm 20 năm thành lập Vietsovpetro và khai thác tấn dầu thứ 100 triệu:
116-117.
10. Lại Thuý Hiền, Đỗ Thu Phương, Lê Phi Nga, Đặng Phương Nga, Phạm Thu Thuỷ, Hoàng Hải, Phạm Thị Hằng (2000). Khu hệ vi sinh vật trong khu vực dầu khí Vũng Tàu và hướng ứng dụng các vi sinh vật hữu ích. Hội nghị Sinh học Quốc gia: 77- 83.
11. Đặng Phương Nga, Kiều Quỳnh Hoa, Phạm Thị Hằng, Lại Thuý Hiền (2007). Khả năng khử kim loại nặng của một số chủng vi khuẩn khử sunphat phân lập từ nước thải làng nghề Vân Chàng, Nam Định. Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong Khoa học sự sống: 891-894.
12. Đinh Thị Ngọ (2001). Hóa học dầu mỏ và khí. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội: 25-48.
13. Nguyễn Thanh Phương, Trần Ngọc Hải, Dương Nhựt Long (2009). Chương 3 trong Giáo trình nuôi trồng thuỷ sản, Trường Đại học Cần Thơ.
14. Rheiheimer G. (1985). Vi sinh vật học của các nguồn nước. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
15. Trần Mạnh Trí (1996). Dầu và dầu khí Việt Nam. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội: 34-41.
16. Phạm Văn Ty và Vũ Nguyên Thành (2007). Công nghệ vi sinh và môi trường (tập 5) trong Công nghệ sinh học. Nhà xuất bản giáo dục: 157-158.
Tài liệu tiếng Anh
17. Aeckersberg, F., Bak, F. and Widdel, F. (1991). Anaerobic oxydation of saturated hydrocarbons to CO2 by a new type of sulfate-reducing bacterium. Arch.
Microbiol. 156: 5-14.
18. Ahn, Y.B., Chae, J-C., Zylstra, G.J. and Họggblom, M.M. (2009). Degradation of Phenol via Phenylphosphate and Carboxylation to 4-Hydroxybenzoate by a Newly
Isolated Strain of the Sulfate-Reducing Bacterium Desulfobacterium anilini. Appl.
Environ. Microbiol. 75 (13): 4248-4253.
19. Aitken, C.M., Jones, D.M. and Larter, S.R. (2004). Anaerobic hydrocarbon biodegradation in deep subsurface oil reservoirs. Nature. 431: 291-294.
20. Beller, H.R., Grbic-Galic, D. and Reinhard, M. (1992). Microbial degradation of toluene under sulfate-reducing conditions and the influence of iron on the process.
Appl. Environ. Microbiol. 58: 786-793.
21. Canganella, F., Gambacorta, A., Kato, C., Horikoshi, K. (2000). Effects of micronutrients on growth and starch hydrolysis of Thermococcus guaymasensis and Thermococcus aggregans. Microbiol. Res. 154: 307-312.
22. Castro, H.F., Williams, N.H. and Orgam, A. (2000). Phylogeny of sulfate-reducing bacteria. FEMS Microbiol. Eco. 31: 1-9.
23. Cord-Ruwisch, R., Kleinitz, W. and Widdel, F. (1987). Sulfate-reducing bacteria and their activities in oil production. J. Petro. Tech: 97-106.
24. Cravo-Laureau, C., Matheron, R., Cayol, J.L., Joulian, C. and Hirschler-Réa, A.
(2004). Desulfatibacillum aliphaticivorans gen. nov., sp. nov., an n-alkane- and n- alkene-degrading, sulfate-reducing bacterium. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54: 77- 83.
25. Cypionka, H. (2000). Oxygen respiration by Desulfovibrio species. Ann. Rev Microbial.
54: 827-848.
26. Dang, P.N., Dang, T.C.H., Lai, T.H. and Sta-Lotter, H. (1996). Desulfovibrio vietnamensis sp. nov., a halophilic sulfate-reducing bacterium from Vietnamese oil field. Anae. Taxo. Syst. 2: 385-392.
27. Devereux, R., Delaney, M., Widdel, F. and Stahl, D.A. (1989). Natural relationships among sulfate-reducing bacteria. J. Bacteriol. 171 (12): 6689-6695.
28. Ehrenreich, P., Behrends, A., Harder, J. and Widdel, F. (2000). Anaerobic oxydation of alkanes by newly isolated denitrifying bacteria. Arch. Microbiol. 173:
58-64.
29. Fadeau, M.L., Ollivier, B., Patel, B.K.C., Magot, M., Thomas, P., Rimbault, A., Rocchiccioli, F. and Garcia, L.J. (1997). Thermotoga hypogea sp. nov., a xylanolytic, thermophilic bacterium from an oil-producing well. Int. J. Syst.
Bacteriol. 47(4): 1013-1019.
30. Gibson, G.R. (1990).. Physiology and ecology of the sulphate-reducing bacteria. J.
Appl. Bacteriol. 69: 769-797.
31. Hansen, T.A. (1994). Metabolism of sulfate-reducing prokaryotes. Anotonie van Leeuwenhoek. 66: 165-185.
32. Harms, G., Zengler, K., Rabus, R., Aeckersberg, F., Minz, D., Rossello-Mora, R.
and Widdel, F. (1999). Anaerobic Oxydation of o-Xylene, m-Xylene, and Homologous Alkylbenzenes by New Types of Sulfate-Reducing Bacteria. Appl.
Environ. Microbiol. 65 (3): 999-1004.
33. Irene, A.D, Duncan, K.E., Choi, O.K. and Suflita, J.M. (2006). Desulfoglaeba alkanexedens gen. nov., sp. nov., an n-alkane-degrading, sulfate-reducing bacterium. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56: 2737-2742.
34. Kniemeyer, O., Fischer, T., Wilkes, H., Glửckner, O.F. and Widdel F. (2003).
Anaerobic Degradation of Ethylbenzene by a New Type of Marine Sulfate- Reducing Bacterium. Appl. Environ. Microbiol. 69 (2): 760-768.
35. Kuznhexov, C.I. and Ivanov, M.V. (1963). Vezenhie v geologitreskuju microbiologju. M. Izd- vo AN SSSR.
36. Labes, A. and Schonheit, P. (2001). Sugar utilization in the hyperthermophilic, sulfate- reducing archaeon Archaeoglobus fulgidus strain 7324: starch degradation to acetate and CO2 via a modified Embden-Meyerhof pathway and acetyl-CoA synthetase (ADP- forming). Arch. Microbiol. 176: 329-338.
37. Lai Thuy Hien, Pham Thi Hang, Do Thi Thoa, Nguyen Kim Giao (2004).
Morphology of sulfate-reducing bacteria in differences condition. The 5th Vietnam- Japan conference and exchange for electron microscopy in biology and medicine:
64 - 69.
38. Lysnes, K., Bodtker, G., Torsvik, T., Bjornestad, E.O., Sunde, E. (2009). Microbial response to reinjection of produced water in an oil reservoir. Appl. Microbiol.
Biotechnol. 83: 1143-1157.
39. Madigan, M.T., Martinko J.M., Dunlap, P.V. and Clark D.P. (2009). Brock biology of microorganism. Pearson Education, Inc.: 141-174; 398-444.
40. Margot, M., Ollivier, B. and Patel, B.K.C. (2000). Microbiology of petroleum reservoirs. Antonie van Leeuwenhoek. 77: 103-116.
41. Mueller, R.F. and Nielsen, P.H. (1996). Characterization of thermophilic consortia from two souring oil reservoirs. Appl. Environ. Microbiol. 62 (9): 3083-3087.
42. Muller, J.A., Galushko, A.S., Kappler, A. and Schink, B. (1999). Anaerobic degradation of m-cresol by Desulfobacterium cetonium is initiated by formation of 3-hydroxybenzylsuccinate. Arch. Microbiol. 172: 287-294.
43. Musat, F., Galushko, A., Jacob, J., Widdel, F., Kube, M., Reinhardt, R., Wilkes, H., Schink, B. And Rabus, R. (2009). Anaerobic degradation of naphthalene and 2- methylnaphthalene by strains of marine sulfate-reducing bacteria. Environ.
Microbiol. 11(1): 209-219.
44. Muyzer, G. and Stams, A.J.M. (2008). The ecology and biotechnology of sulphate- reducing becteria. Nature Rev Microbiol. published online 7 May 2008;
doi:10.1038/nrmicro1892.
45. Nakagawa, T., Sato, S. And Fuku, M. (2008). Anaerobic degradation of p-xylene in sediment-free sulfate-reducing enrichment culture. Biodegradation. 19: 909-913.
46. Nilsen, R.K., Beeder, J., Thorstenson, T. and Torsvik, T. (1996).. Distribution of thermophilic marine sulfate reducers in North Sea oil field waters and oil reservoirs. Environ. Microbiol. 62: 1793-1798.
47. Ommedal H. and Torsvik, T. (2007). Desulfotignum toluenicum sp. nov., a novel toluene-degrading, sulphate-reducing bacterium isolated from an oil-reservoir model column. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 57 (Pt 12): 2865-2869.
48. Orr, W. L. (1974). Changes in sulfur content and isotopic ratios of sulfur during petroleum maturation-study of Big Horn Basin paleozoic oils. Am. Assoc. Pet.
Geol. Bull. 58: 2295-2318.
49. Pas, B.A., Gerritse, J., Schraa, W.M. and Stams, A.J.M. (2001). A Desulfitobacterium strain isolated from human feces that does not dechlorinate chloroethenes or chlophenols. Arch. Microbiol. 175: 389-394.
50. Rabus, R., Fukui, M., Wilkes, H., and Widdel F. (1996). Degradative Capacities and 16S rARN-Targeted Whole-Cell Hybridization of Sulfate-Reducing Bacteria in an Anaerobic Enrichment Culture Utilizing Alkylbenzenes from Crude Oil. Appl.
Environ. Microbiol. 62(10): 3605-3613
51. Rabus, R., Nordhaus, R., Ludwig, W. and Widdel F. (1993). Complete oxydation of toluene under strictly anoxyc conditions by a new sulfate-reducing bacterium.
Appl. Environ. Microbiol. 59 (5): 1444-1451.
52. Reichenbecher, W., Philip, B., Suter, M.J-F. and Schink, B. (2000).
Hydroxyhydroquinone reductase, the initial enzyme involved in the degradation of hydroxyhydroquinone (1, 2, 4-trihydroxylbenzene) by Desulfovibrio inopinatus.
Arch. Microbiol. 173: 206-212.
53. Rios-Hernandez, L.A., Gieg, L.M. and Suflita, J.M. (2003). Biodegradation of an Alicyclic Hydrocarbon by a Sulfate-Reducing Enrichment from a Gas Condensate- Contaminated Aquifer. Appl. Environ. Microbiol. 69(1): 434-443.
54. Rosnes, J.T. and Torsvik, T. (1991). Spore-forming thermophilic sulfate-reducing bacteria isolated from North Sea oil field waters. Appl. Environ. Microbiol. 57(8):
2302-2307.
55. Rueter, P., Rabus, R., Wilkes, H., Aeckersberg, F., Rainey, F.A., Jannasch, H. W.
and Widdel, F. (1994). Anaerobic oxydation of hydrocarbons in crude oil by new types of sulfate-reducing bacteria. Nature. 372: 455-458.
56. Sievert, S.M., Kiene, R.P. and Schulz-Vogt, H.N. (2007). The Sulfur Cycle.
Section IV. Processes. Chapter 9. Microbe s and Major Elemental Cycles.
57. So, C.M. and Young, L.Y. (1999). Isolation and characterization of a sulfate- reducing bacterium that anaerobically degrades alkanes. Appl. Environ. Microbiol.
65: 2969-2976.
58. Spormann, A.M. and Friedrich Widdel, F. (2000). Metabolism of alkylbenzenes, alkanes, and other hydrocarbons in anaerobic bacteria. Biodegradation, 11: 85-105.
59. Takahata, Y., Nishijima, M., Hoaki, T. and Maruyama, T. (2000). Distribution and physiological characteristics of hyperthermophyles in the Kubiki oil reservoir in Niigata, Japan. Appl. Environ. Microbiol. 66 (1): 73-79.
60. Uberio, V. and Bhattacharya, S.K. (1997). Sulfate-reducing bacteria in anaerobic propionate system. J. Environ. Engineer. 123: 675-682.
61. Voordouw, G., Armstrong, S.M., Reimer, M.F., Fouts, B., Telang, A.J., Shen, Y.
And Gevertz, D. (1996). Characterization of 16S rARN Genes from Oil Field Microbial Communities Indicates the Presence of a Variety of Sulfate- Reducing, Fermentative, and Sulfide-Oxydizing Bacteria. Appl. Environ. Microbiol. 62 (5):
1623-1629.
62. Vosjan, J.H. (1982). Respiratory electron transport system activities in marine environments. Hydrobiological Bulletin. 16: 61-68.
63. Wang, X.Y. (1984). Development of petroleum microbiology in China. Z.Allg.
Mikrobiol.Berlin. 24 (9): 655-662.
64. William, S.T., Holt, J.G., Krieg, N.R., Sneath, P.H.A., Staley, J.T. (1994), Bergey’
s manual of determianative bacteriology. William and Wilkins, 428 East Presion Street, Baltimoare, Maryland 21202, USA.
PHỤ LỤC
Hình 1. Mẫu môi trường chứa 0,5%; 1%; 3% dầu thô
Hình 2. Mẫu 70G3 trên môi trường chứa 0,5%; 1%; 3% dầu thô
Hình 3. Mẫu 110G6 trên môi trường chứa 0,5%; 1%; 3% dầu thô
Hình 4. Mẫu ĐHG7 trên môi trường chứa 0,5%; 1%; 3% dầu thô
Hình 5. Mẫu 914Đ trên môi trường chứa 0,5%; 1%; 3% dầu thô
Hình 6. Khuẩn lạc của một số đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt (a) 70G3_KL1, (b) 110G6_KL2, (c) ĐHG7, (d) Đ914_KL2
a b c d
Hình 7. Sự phát triển của 70G3_KL1 trên các nguồn cơ chất khác nhau (a) môi trường cơ chất lactat, (b) môi trường cơ chất axetat
Hình 8. Sự phát triển của 110G6_KL2 trên các nguồn cơ chất khác nhau (a) môi trường cơ chất lactat, (b) môi trường cơ chất axetat
a b
a b