BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÀI BÁO CÁO
VI SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ HỌC PHẦN: CS106

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

PGS.TS NGUYỄN HỮU HIỆP

Nguyễn Đình Duy

B1303468

Thạch Thị Mai Lang

B1203320

Lê Thị Thùy Linh

B1203324

Nguyễn Thị Kiều Nga

B1303685

Cao Thị Mỹ Tiên

B1303532

Nguyễn Trung Tính

B1303622

Cao Văn Toàn

B1303537

Lê Quang Trung

B1203405

Cần Thơ, 09/2015


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

TỐI ƯU HÓA VIỆC CUNG CẤP NƯỚC THẢI
CHO SỰ SẢN XUẤT PROTEIN ĐƠN BÀO
TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI KỴ KHÍ
SỬ DỤNG VI KHUẨN KHÔNG LƯU HUỲNH MÀU TÍA
DƯỚI ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY HỖN HỢP
I. Tóm lược
Tác động của thời gian cung cấp và thu hồi trong xử lý nước thải kị khí sử dụng
vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía được nghiên cứu trong điều kiện nuôi cấy hỗn hợp

với vi khuẩn acidogenic. Nước thải mô phỏng chứa glucose được xử lý trong phòng thí
nghiệm-quy mô lò phản ứng hóa học, thay đổi thời gian cung cấp và thu hồi nước thải.
Rhodopseudomonas palustris không thể sử dụng glucose như nguồn cơ chất, được
chủng vào phản ứng. Rps.palustris được phát hiện bằng huỳnh quang trong kỹ thuật
FISH sử dụng mẫu dò đặc trưng Rpal686. Kết quả là mật số của Rps.palustris tăng
20% trong quá trình hoạt động. Rps.palustris có thể phát triển nhờ việc sử dụng các
sản phẩm trao đổi của vi khuẩn acidogenic để cùng tồn tại trong phản ứng. Cung cấp
nước thải vào buổi sáng có hiệu quả tốt cho sự phát triển của vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía, lượng protein trong nuôi cấy vi khuẩn đạt cao nhất. Lượng carbon hữu
cơ hòa tan được loại bỏ 94% độc lập với sự điều chỉnh thời gian. Do đó, việc cung cấp
nước thải vào buổi sáng là sự điều khiển thời gian tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía và sự sản xuất protein đơn bào.
1. Giới thiệu
Quá trình oxi hóa trong ao là một quá trình xử lý nước thải phổ biến ở nhiều
nước khác nhau như Mỹ, các nước nhiệt đới châu Á,…Tuy nhiên, cách xử lý này
thường xảy ra dưới điều kiện kị khí và sinh ra những chất có mùi khó chịu, như những
acid béo bay hơi (VFAs), những khí gây hiệu ứng nhà kính như carbon dioxide và
methane.
Trong nghiên cứu này, đề nghị một “quá trình xử lý bằng quang hợp trong ao”
như một quá trình oxi hóa mới, sử dụng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía. Số lượng
cao của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía (Nakajima et al.,1997; Noparatnaraporn et
al., 1983) được dự đoán tạo ra ít sản phẩm gây hiệu ứng nhà kính hơn các quá trình xử
lý hiếu khí hoặc kị khí thông thường. Thêm vào đó, vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía
thích những acid béo bay hơi (nguyên nhân gây ra mùi trong quá trình xử lí kị khí) và

1


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học


Vi sinh học môi trường

sử dụng nó như nguồn cơ chất. Do đó, quá trình đề xuất dự kiến là quá trình oxi hóa kị
khí tạo ra ít các sản phẩm gây mùi và và khí gây hiệu ứng nhà kính hơn các quá trình
oxi hóa thông thường.
Có thể có những thuận lợi khác khi đề ra quá trình oxy hóa trong ao có sử dụng
vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía, đó chính là, khối lượng tế bào vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía được cho là một lựa chọn tốt trong phân bón, thức ăn cho cá hoặc bổ
sung trong nông nghiệp vì nó có hàm lượng protein và các vitamin rất phong phú
(Banerjee et al, 2000;.. Getha et al, 1998; Kobayashi và Tchan, 1973). Nước thải của
các quá trình trên có chứa bùn vi khuẩn sẽ cải thiện năng suất cá trong ao, đôi khi cũng
được sử dụng như một ao nuôi cá, hoặc sử dụng cho các loại cây trồng trong trường
hợp nước thải được lan truyền làm phân lỏng.
Hầu hết các nghiên cứu trước đây về xử lý nước thải bằng phương pháp sử
dụng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía phải có một quá trình acidogenic như tiền xử
lý (Sawada và Rogers, 1977; Sawada et al, 1977;. Kobayashi và Tchan, 1973). Tuy
nhiên, quá trình tiền xử lý này lại sản sinh ra VFAs có mùi khó chịu. Trong quá trình
đề xuất, vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím được cho là sẽ phát triển cùng với vi
khuẩn acidogenic để giảm các chất chuyển hóa có mùi khó chịu. Để đạt được quá trình
này, ta cần làm rõ ảnh hưởng của thiếu sót của quá trình tiền xử lý trên hiệu suất xử lý
của hệ thống hỗn hợp nuôi cấy với acidogens.
Hơn nữa, vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía rất hiếm tạo sinh khối trong tự
nhiên. Công trình này cho thấy việc thỏa mãn các yêu cầu cho sự phát triển có chọn
lọc của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là rất quan trọng trong điều kiện nuôi cấy
hỗn hợp. Tuy nhiên, có một số báo cáo về nuôi cấy vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía
trong điều kiện hỗn hợp cho biết trong điều kiện vi hiếu khí hoặc kị khí thì vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía sẽ chiếm ưu thế hơn dưới điều kiện ánh sáng ổn định (Izu et
al.,2001; Sawada and Rogers, 1977). Tuy vậy, hiệu quả ở điều kiện kị khí và ngày đêm
luân phiên thì không tốt như báo cáo, mặc dù nó là điều cần thiết cho ứng dụng thực tế
của quá trình. Ở điều kiện ngày đêm luân phiên, sự phát triển quang dưỡng của vi

khuẩn không lưu huỳnh màu tía là hoạt động chính của vi khuẩn vào ban ngày. Mặt
khác, sự phát triển hóa dưỡng kị khí như acidogenesis và vi khuẩn lên men methane là
hoạt động chính của vi khuẩn vào ban đêm. Trong điều kiện nuôi cấy hỗn hợp, các vi
khuẩn acidogenic hoặc vi khuẩn dị dưỡng khác có thể là nhân tố chính, mặc dù một số

2


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía cũng có thể phát triển trong điều kiện thiếu sáng, kị
khí bằng quá trình acid hóa (Uffen, 1978; Uffen and Wolfe, 1970). Chính vì những
điều trên, việc lựa chọn thời gian cung cấp và thu hồi nước thải trong xử lý nước thải
bằng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhân tố quan trọng cho cộng đồng vi khuẩn
và hiệu quả xử lý nước.
Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu sự biểu hiện của phương pháp xử lý
nước thải bằng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía trong hệ thống nuôi cấy hỗn hợp với
những vi khuẩn kị khí dị dưỡng khác, và ảnh hưởng của khoảng thời gian cung cấp và
thu hồi nước thải trong chất lượng nước xử lý, cũng như hoạt động của vi khuẩn dưới
điều kiện ngày đêm luân phiên. Nước thải mô phỏng chứa glucose như nguồn carbon
duy nhất được xử lý trong lò phản ứng quang sinh học ở quy mô phòng thí nghiệm.
Trong nghiên cứu này, Rhodopseudomonas palustris là vi khuẩn không lưu huỳnh
màu tía không thể sử dụng glucose như nguồn cơ chất được chọn làm chất chủng ban
đầu.
2. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng
Rps.palustris là vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía được sử dụng.
2.2. Sự vận hành và kiểm soát của lò phản ứng quang sinh học Photobioreacter ở

quy mô phòng thí nghiệm
Có ba dòng chảy được thiết kế:
Dòng chảy 1: cung cấp vào đầu pha sáng và thu hồi vào cuối pha tối.
Dòng chảy 2: cung cấp vào đầu pha tối và thu hồi vào cuối pha sáng.
Dòng chảy 3: cung cấp vào đầu pha sáng và thu hồi vào cuối pha sáng.
Mô tả chi tiết thời gian của các dòng chảy được chỉ ra ở hình 2.

Hình 2. Thời gian biểu của cung cấp và thu hồi nước thải. Thời gian cung cấp được bắt đầu tại 0; (a) I (cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi
sáng); (b) II (cung cấp buổi tối, thu hồi buổi tối); (c) III ( cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi tối).

Môi trường glucose được sử dụng như nguồn nước thải mô phỏng, trong 1 lít
môi trường chứa 1.25g (500 mgCl-1) glucose, 1.0g K2HPO4, 1.5g KH2PO4, 0.2g NH4Cl,
3


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

0.25g MgSO4.7H20, 0.2g NaCl, 0.05g CaCl2.2H2O, 1mL dung dịch vitamin và 1 mL
dung dịch khoáng vi lượng. Dung dịch vitamin (trong 1 lít) chứa 500 mg thiamine
hydrochloride, 500 mg acid nicotinic, 300 mg acid p-aminobenzoic, 100 mg
pyridoxine hydrochloride, 50 mg biotin và 50 mg vitamin B 12. Dung dịch khoáng vi
lượng (trong 1 lít) chứa 1000 mg EDTA-2Na, 2000 mg FeCl 3.6H2O, 100 mg ZnCl2,
120 mg MnSO4.4H2O, 100 mg H3PO3, 100 mg CoCl2.6H2O, 20 mg Na2MoO4, 10 mg
CuCl2.2H2O, 10 mg NiCl2.6H2O và 5 mg Na2SeO3.
Thể tích của một lò phản ứng quang sinh học Photobioreactor khoảng 3 lít,
tương ứng với đường kính khoảng 14 cm và sâu khoảng 30cm. Mỗi lò phản ứng được
chiếu sáng bởi 2 đèn dây tóc (60W) trong 12h một ngày. Cường độ chiếu sáng trên bề
mặt lò phản ứng là 5800 lux. Lò phản ứng là một loại hỗn hợp hoàn chỉnh và thời gian

lưu trữ nước khoảng 6 ngày (bằng thời gian lưu trữ bùn). Các lò phản ứng được làm
sạch với khí nitrogen. Rps.palustris được nuôi cấy trước khoảng 2 tuần dưới điều kiện
ánh sáng không đổi trong môi trường nước thải nước thải mô phỏng (trong 1 lít) chứa
2.83 g (500 mgCl-1) CH3COONa.3H2O như là nguồn carbon thay thế cho glucose. Sau
quá trình nuôi cấy trước, thêm vào khoảng 50 mL bùn kị khí từ bùn xử lý thực vật như
là nguồn vi khuẩn dị dưỡng kị khí. Tỷ lệ SS của bùn được thêm vào so với sinh khối
của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía trong phản ứng là 30-50%.
Tiềm năng oxi hóa-khử, nhiệt độ và pH được theo dõi. Giá trị pH được điều
chỉnh tự động ở 7.0 ± 1.0 bằng máy điều khiển pH (SIBATA, Japan) với 1 N HCl và
1 N NaCl. Tế bào vi khuẩn gắn trên thành của lò phản ứng được tách ra bằng thiết bị
nam châm mỗi ngày một lần.
2.3. Cách lấy mẫu
Các mẫu được lấy từ dòng chảy ra sau mỗi 6 ngày từ ngày 0 (dòng chảy đầu
tiên sau khi thêm bùn kị khí) tới ngày 48. Vào ngày thứ 36 mỗi 3 giờ lấy mẫu 1 lần để
điều tra biến động về chất lượng nước trong buồng xử lí .
2.4. Chất lượng nước thải thu hồi
Mẫu được lọc bằng màng cellulose acetate (kích thước lỗ: 0.45 µm, Advantec,
Japan), đem phân tích hàm lượng carbon hữu cơ hòa tan (DOC) và acid hữu cơ. Tổng
hàm lượng carbon hữu cơ (TOC) và hàm lượng carbon hữu cơ hòa tan được phân tích
bằng phân tích TOC (TOC-500, Shimadzu, Japan). Nồng độ carbon hữu cơ từng
phần (POC) được tính cân bằng với nồng độ DOC và TOC. Tổng nồng độ protein
4


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

được xác định bằng phương pháp Lowry sau khi tế bào hòa tan bằng cách bổ sung
tương đương khối lượng của 1 N NaOH vào mỗi mẫu và gia nhiệt trong nước sôi

khoảng 5 phút. Albumin huyết thanh của bò được dùng làm protein chuẩn. Acid hữu
cơ được phân tích bằng hệ thống thiết bị HPLC với một bộ dò đèn lưỡng cực (HP1100, Hewlett-Packard, USA). Một cột loại trừ (SCR-101H, Shimadzu) ion với một
cột bảo vệ (SCR(H), Shimadzu) được dùng để tách các acid ra. Một pha động của cột
là 0,025% (v / v) axit sulfuric. Cột nhiệt độ là 500C. Chất rửa được theo dõi với độ hấp
thụ ở 210 nm. Sodium acetate, sodium formate, sodium propionate, sodium n-butyrate,
sodium lactate và tri-sodium citrate được dùng làm những hợp chất acid chuẩn.
2.5. Định lượng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía
Tỷ lệ mật số Rps.palustris được định lượng bằng kỹ thuật FISH. Theo đó, tỷ lệ
mật số của Rps.palustris được tính bằng với tỷ lệ phát huỳnh quang của mẫu dò
Rpal686/mẫu dò EUB338 để so sánh với nghiên cứu trước (Ono-Izu and Yamamoto,
2002; Izu et al.,2001). Vi khuẩn cổ và vi khuẩn nhân sơ không thể phát hiện được bằng
mẫu dò EUB338 (Daims et al., 1999), bởi vì mật số quá ít, không thể đếm được trong
điều kiện phản ứng và nghiên cứu cũ (Ono-Izu and Yamamoto, 2002; Izu et al.,2001).
2.5.1. Kỹ thuật FISH
Dịch huyền phù của mẫu được cố định với 3% paraformaldehyde khoảng 2 giờ
và trộn theo tỉ lệ 1:1 với hỗn hợp 1% dung dịch đệm phosphate và 99% ethanol ở
-200C, được mô tả bởi Amann (1995).
Cơ chế hoạt động của FISH được mô tả bởi Amann (1999). Hai đoạn dò được
sử dụng là Rpal686 (Izu et al., 2001) dùng để phát hiện Rps.palustris đặc trưng và
EUB338 (Amann et al., 1999) dùng để phát hiện hầu hết các vi khuẩn nhân sơ. Đoạn
dò Rpal686 có trình tự 5’-CTCACCTCTGCCATACTC-3’ (bổ sung với trình tự 16S
rRNA ở vị trí 703-686 theo thứ tự đánh số của E.Coli) và được đánh dấu bằng
X-rhodamine isothiocyanate (XRITC). Đoạn dò EUB338 có trình tự 5’GCTGCCTCCCGTAGGAGT-3’ (bổ sung ở vị trí 355-338 (theo thứ tự đánh số của
E.Coli) và được đánh dấu với Cy5. Cả hai đoạn dò này được dùng như mô tả của
Snaider et al. (1997). Thành phần formaldehyde trong dung dịch đệm là 20% và muối
NaCl là 0.9M.
2.5.2. Sự quan sát dưới kính hiển vi và phân tích hình ảnh

5



Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

Hình ảnh huỳnh quang được chụp bằng hệ thống kính hiển vi laser (TCS-NT,
Leica Microsystem, Germany) với tia Ar/Kr ở độ phóng đại 630 lần. Mười hình ảnh
cho mỗi dò ký hiệu trên mỗi mẫu được chọn ngẫu nhiên để lưu dưới dạng TIFF.
Lượng huỳnh quang phát ra trong ảnh được định lượng với hệ thống phân tích hình
ảnh Quantimet 600 HR (Leica Microsystem) bằng cách đếm điểm ảnh. Tỷ lệ mật số
của Rps.palustris được tính bằng tỷ số lượng huỳnh quang phát ra của mẫu dò
Rpal686/mẫu dò EUB338. Tỷ số này được tính cho mỗi ảnh. Sau đó, khoảng tin cậy
95% cho mỗi ảnh được cũng được tính tương ứng.
2.6. Mật độ tế bào vi tảo
Số lượng vi tảo được định lượng bằng cách đếm trực tiếp tế bào dưới kính hiển
vi quang học (BX51, Olympus, Japan) trong buồng đếm hồng cầu ở độ phóng đại 400
lần (Sekisui Medical, Japan). Giới hạn tìm ra thấp nhất là 2.3 x 104 tế bào/ml.
3. Kết quả và thảo luận.
3.1. Hiệu quả của quy trình.
Tỉ lệ DOC trung bình được loại bỏ là 94%, độc lập với thời gian cung cấp và
thu hồi nước thải (bảng 1). Nhìn chung, tỉ lệ DOC được loại bỏ của ao oxi hóa là 8095% trong ao hiếu khí và 50-85% trong ao kị khí (Tchobanoglous and Burton, 1991).
Điều này cho thấy quá trình xử lý quang hợp này có đủ tiềm năng để vượt qua các quá
trình xử lý trong ao oxi hóa.
Bảng 1. Hàm lượng DOC trung bình và tỷ lệ loại bỏ

6


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học


Vi sinh học môi trường

Sự thay đổi tỷ lệ DOC và nồng độ các
acid hữu cơ theo thời gian được trình bày
ở hình 3. Trong cả hai trường hợp cung
cấp nước thải vào buổi sáng hoặc tối, phần
lớn DOC được loại bỏ trong suốt điều kiện
sáng. Những kết quả này hàm ý rằng sự
tăng trưởng của vi khuẩn không lưu huỳnh
màu tía góp phần loại bỏ DOC. Ở dòng
chảy I và III, sự tạo ra acid bởi acidogens
và sự tiêu thụ bởi vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía được tiến hành cùng lúc,
trong khi acid được tạo ra ở điều kiện tối
và được tiêu thụ ở điều kiện sáng trong
dòng chảy II. Trong dòng chảy II sự tích
lũy của acid hữu cơ trong điều kiện tối
được mong đợi thì không xảy ra. Tuy
nhiên, một nửa acid hữu cơ được sử dụng
trong suốt điều kiện tối và một nửa còn lại
được loại bỏ ở điều kiện sáng ngay sau đó.
Do đó, thời gian cung cấp và thu hồi nước
Hình 3.Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng
DOC và các acid hữu cơ ở ngày 36. Vùng màu
xám là điều kiện tối. (a) I (cung cấp buổi sáng, thu
hồi buổi sáng), (b) II (cung cấp buổi tối, thu hồi
buổi tối), (c) III (cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi
tối).

thải không ảnh hưởng đến sự loại thải DOC trong quá trình

này.
Các thành phần DOC khác thì chưa được biết chính xác, mặc
dù chúng có thể là những chất chuyển hóa lên men khác như
ethanol, và các chất hữu cơ tồn động khác từ xác tế bào và

các chất bài tiết ngoại bào.
3.2. Sự sản xuất protein đơn bào
Hàm lượng POC trung bình và tỷ lệ SS cao hơn khi cung cấp nước thải vào
buổi sáng (dòng chảy I và III) cho tới ngày 30 (bảng 2).

7


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

Sự khác biệt hàm lượng POC trung bình giữa các dòng chảy là do sự phát triển
quang dưỡng của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía đóng góp mạnh cho sự sản xuất
sinh khối. Ở dòng chảy II, 30% DOC bị loại bỏ cho tới khi bắt đầu của điều kiện
sáng, và hàm lượng các acid hữu
cơ giảm hầu như một nửa cho tới
kết thúc của điều kiện tối (hình 3).
Điều này cho thấy, các acid hữu
cơ-nguồn cơ chất của vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía không
được sử dụng theo hình thức
quang dưỡng nhưng được sử dụng
theo hình thức hóa dưỡng trong
điều kiện tối. Biểu đồ thể hiện sự

thay đổi của ORP và pH được
trình bày ở hình 4, cho thấy các
acid hữu cơ được sử dụng một
cách hiếu khí ở dòng chảy II. Kết
quả là sự tạo thành POC ở dòng
chảy II (nước thải cung cấp vào
buổi tối) ít hơn ở dòng chảy I và
III (nước thải cung cấp vào buổi
sáng) bởi vì hiệu suất của phát
triển hóa dưỡng thấp hơn sự phát
triển quang dưỡng. Hiệu suất phát
Hình 4. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của ORP và pH ở
ngày 36. Vùng màu xám là điều kiện tối. (a) I (cung cấp
buổi sáng, thu hồi buổi sáng), (b) II (cung cấp buổi tối, thu
hồi buổi tối), (c) III (cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi tối).

triển của vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía được báo cáo là
0.86-1.17(Nakajima et al., 1997),
Từ ngày 36, hàm lượng POC

tăng và vượt quá 500 mgC.l-1, hàm lượng TOC của nước thải mô phỏng, ở dòng chảy
I và III. Hàm lượng POC tăng là do sự phát triển của vi tảo. Mặc khác, ở dòng chảy
II, POC tăng không đáng kể, ORP hầu như dưới 0 suốt một ngày.

8


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học


Vi sinh học môi trường

Hàm lượng protein trung bình của sinh khối thoát ra là 56-68% (bảng 2), hàm
lượng protein không bao giờ thấp hơn 45% trong suốt giai đoạn hoạt động (hình 5).
Mặc dù những giá trị này thu được từ nuôi cấy hỗn hợp, chúng vẫn được so protein thô
ở Rba.capsulatus (Driessens et al., 1987).

Chúng ta mong đợi rằng có sự khác
biệt hàm lượng protein khi thu hồi nước thải
vào buổi tối ở dòng chảy III và khi thu hồi
nước thải vào buổi sáng ở dòng chảy I. Tuy
nhiên, không có sự khác biệt đáng kể giữa
chúng. Thêm vào đó, cũng không có sự
khác biệt đáng kể trong chất lượng nước đã
xử lí và sự sản xuất protein đơn bào giữa hai
Hình 5. Sự thay đổi hàm lượng protein Lowry
trong sinh khối tạo ra

dòng chảy trên.

sánh với hàm lượng protein của các dòng vi
khuẩn không lưu huỳnh màu tía nuôi cấy
thuần khiết, được báo cáo là 40% như
protein thô ở Bảng
Rps.palustris
(Getha et al.,
2. Hàm lượng trung bình của POC, SS và protein Lowry của sinh khối nước thải thu hồi
1998),3.3.
72-74%
thô ở

Quầnnhư
thể protein
vi khuẩn
Rps.palustris Mật
(Kimsốand
61% như tăng 20% trong giai đoạn xử lý (hình 6). Tỷ lệ mật số
củaLee),
Rps.palustris
proreintrung
Lowry
ở Rhodobacter
capsulatus
bình
được trình bày
ở bảng 3. Điều này chỉ ra rằng Rps. Palustris đã đóng một
(Vrati vai
andtrò
Verma,
53-70%
quan1983)
trọng và
trong
quầnnhư
thể. Những giá trị tỷ lệ mật số này được so sánh với
proteinnhững
thô ở Rba.capsulatus
(Driessens
et
nghiên cứu trước
đây (Ono-Izu

and Yamamoto, 2002; Izu et al., 2001) thực
hiện dưới điều kiện ngày đêm luân phiên. Trong những nghiên cứu trước, tỷ lệ mật số
cuối cùng của Rps.palustris và Rba.sphaeroides là 35-85%, dưới điều kiện ánh sáng
không đổi.

9


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

Bảng 3. Tỷ lệ mật số trung bình của Rps.palustris

Rps.palustris không sử dụng glucose, tỷ lệ mật số cao của Rps.palustris cho thấy
glucose đã được xử lí bởi cả hai nhóm vi khuẩn, vi khuẩn acidogenic và vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía. Nói cách khác, vi khuẩn acidogenic đã chuyển hóa glucose
thành các acid hữu cơ, sau đó vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía sử dụng những acid
đó. Các acid hữu cơ được sản xuất sớm sau khi cung cấp nước thải và được sử dụng
trong vòng 6 giờ khi cung cấp nước thải vào buổi sáng (hình 3). Do đó, một quá trình
acidogenic độc lập được xem như tiền xử lý là không cần thiết trong một quá trình xử
lý nước thải bằng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía.
Không tìm thấy sự tương quan giữa tỷ lệ mật số Rps.palustris và hàm lượng
protein, cũng như chất lượng nước. Mặc dù có thể có những vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía khác Rps.palustris, có lẽ vì vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía không
giàu protein hơn các nhóm vi khuẩn khác như mô tả trong những nghiên cứu trước
đây. Có một vài nghiên cứu so sánh hàm lượng protein của vi khuẩn không lưu huỳnh
màu tía với những nhóm vi khuẩn khác, mặc dù nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng vi
khuẩn không lưu huỳnh màu tía là giàu protein (Getha et al., 1998; Sasaki et al.,
1981).

Chúng ta có thể tính đơn giản hàm lượng protein từ những công thức tính tế bào
vi khuẩn điển hình, C5H7O2N và C18H170O51N17P. Giá trị tỷ lệ C/N của công thức tế bào
trước là 4.3, của công thức tế bào sau là 5.9. Nếu chúng ta giả định tỉ lệ carbon với
trọng lượng khô của tế bào là 0.5, hàm lượng protein thô được tính là 53.0-72.7%. Giá
trị này được so sánh với những giá trị hàm lượng protein thô đã được báo cáo trong
10


Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

loài vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía, đã đề cập ở trên. Do đó, hàm lượng protein
cao có lẽ không phải là lợi thế đặc biệt của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía, đặc
điểm chung của thức ăn cho cá là chứa các tế bào vi khuẩn. Điều đó có nghĩa là có
thuận lợi khác của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía trong thức ăn cho cá, do tế bào
vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía giàu vitamin và có chứa các amino acid cần thiết
cho cá (Ogino, 1978) và cho tôm (Getha et al., 1998).
Trong nghiên cứu này, vi tảo
phát triển mạnh mẽ, mật số của
chúng vượt quá 106 tế bào/ml trong
36 ngày trong tất cả các ngiệm
thức (hình 6). Oxy tạo ra bởi vi tảo
ức chế sự tổng hợp diệp lục tố và
quang hợp của vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía (Arnheim and
Oelze, 1983). Thêm vào đó, sự
phát triển của vi tảo được biết là
cảm ứng làm giảm mật số vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía (Ono-Izu

and Yamamoto, 2002; Izu et al.,
2001), Trong nghiên cứu này, hình
6 chỉ ra rằng sự giảm đáng kể của
vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía
không được tìm thấy sau khi vi tảo
phát triển mạnh, có thể là do vi
khuẩn không lưu huỳnh màu tía
phát triển một cách hiếu khí trong
lò phản ứng. Vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía có thể tồn tại mặc
Hình 6. Sự biến đổi của tỷ lệ mật số Rps.palustris và
mật số tế bào vi tảo

dù có cạnh tranh đôi chút với các
vi khuẩn hiếu khí khác, có thể vì

(a) I (cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi tối)

phần lớn các vi khuẩn hiếu khí đã bị

(b) II (cung cấp buổi sáng, thu hồi buổi

rửa trôi và có ít sự ô nhiễm từ bên

sáng)
(c) III (cung cáp buổi sáng, thu hồi buổi
sáng)

11



Viện NC & PT Công Nghệ Sinh Học

Vi sinh học môi trường

ngoài cuẩ lò phản ứng. Tuy nhiên, sự phát triển hiếu khí của vi khuẩn không lưu
huỳnh màu tía làm giảm lợi thế của quá trình đề xuất, như tạo ra hàm lượng carbon
cao và ít sản phẩm của carbon dioxide. Đối với sự phát triển có chọn lọc của vi khuẩn
không lưu huỳnh màu tía trong điều kiện kỵ khí, nó thích hợp hơn để ức chế sự phát
triển của vi tảo. Một cách để điều khiển sự phát triển của vi tảo là cắt ánh sáng tử
ngoại có thể trông thấy, là nguồn hấp thụ chính của vi tảo. Sử dụng bộ lọc hồng ngoại
truyền (Ono-Izu và Yamamoto, 2002) và bộ lọc màu xanh bóng kính (Ko và Noike,
2002) được chứng minh là có hiệu quả để ngăn chặn tảo tăng trưởng.
4. Kết luận
Trong quá trình xử lý nước thải kị khí sử dụng vi khuẩn không lưu huỳnh màu
tía, tỷ lệ DOC được loại bỏ và hàm lượng protein không phụ thuộc hoàn toàn vào sự
điều khiển thời gian cung cấp và thu hồi
nước thải. Quá trình acid hóa độc lập xem như tiền xử lí thì không cần thiết, do
Rps.palustris có thể phát triển trong điều kiện nuôi cấy hỗn hợp nhờ sử dụng các sản
phẩm trao đổi của vi khuẩn acidogenic. Sản phẩm protein đơn bào thu được khi cung
cấp nước thải vào buổi sáng cao hơn so với buổi tối. Việc điều chỉnh thời gian thu hồi
nước thải không ảnh hưởng rõ rệt đến sự sản xuất protein đơn bào và sự loại bỏ DOC.
Tóm lại, việc cung cấp nước thải vào buổi sáng là sự điều khiển thời gian tối ưu cho sự
phát triển của vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía và sự sản xuất protein đơn bào.
Thêm vào đó, việc ức chế sự phát triển của vi tảo là cần thiết để giữ ổn định cho
quá trình xử lý bằng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía.

12