1. Trang Chủ
  2. Ngư nghiệp
  3. Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn nitrate hóa tuyển chọn và ứng dụng của nó trong nuôi trồng thủy sản

Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn nitrate hóa tuyển chọn và ứng dụng của nó trong nuôi trồng thủy sản

Bài viết tổng quan các nghiên cứu về nhóm vi khuẩn này với các điều kiện thích hợp cho sinh trưởng và hoạt tính nitrate hóa của chúng (như nguồn cacbon, nhiệt độ, pH, cơ chất, chất mang…), lựa chọn một số chủng điển hình để xác định được vị trí phân loại của chúng bằng trình tự gen 16S rRNA, chúng thuộc chi Nitrosomonas và Nitrobacter. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA TUYỂN CHỌN VÀ Ư

Thể loại Tài liệu miễn phí Ngư nghiệp

Số trang 12

Ngày tạo 12/29/2020 11:50:01 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.49 M

Tên tệp

Tải Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn nitra... (.pdf)

Xem mẫu

  1. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN NITRATE HÓA TUYỂN CHỌN VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Hoàng Phương Hà1*, Đỗ Thị Tố Uyên1, Đỗ Thị Liên1, Cung Thị Ngọc Mai1, Vũ Ngọc Huy1, Nguyễn Hồng Thu1, Lê Lợi2, Lê Thị Nhi Công1 TÓM TẮT Vi khuẩn nitrate hóa đóng vai trò quan trọng vào quá trình chuyển đổi amonia thành nitrate thông qua sự tạo thành nitrite. Chúng được biết đến bởi hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng: oxy hóa amoni và oxy hóa nitrite, việc phát hiện vi khuẩn này bằng phương pháp nuôi cấy truyền thống là khó khăn do chúng sinh trưởng chậm, nên môi trường nuôi cấy và các điều kiện nuôi phù hợp với vi khuẩn này là rất cần thiết. Trong báo cáo này, chúng tôi tổng quan các nghiên cứu về nhóm vi khuẩn này với các điều kiện thích hợp cho sinh trưởng và hoạt tính nitrate hóa của chúng (như nguồn cacbon, nhiệt độ, pH, cơ chất, chất mang…), lựa chọn một số chủng điển hình để xác định được vị trí phân loại của chúng bằng trình tự gen 16S rRNA, chúng thuộc chi Nitrosomonas và Nitrobacter. Các vi khuẩn này được sử dụng cho nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để ứng dụng trong xử lý nước nuôi trồng thủy sản. Chế phẩm sinh học nitrate hóa nghiên cứu đã đạt hiệu quả chuyển hóa amoni trên 95% trong hệ lọc ở điều kiện phòng thí nghiệm. Chế phẩm này còn được ứng dụng thành công tại các đầm, ao nuôi trồng thủy sản của các tỉnh Thanh Hóa và Sóc Trăng, hàm lượng ammonia tổng (TAN) luôn luôn thấp hơn 0,1 mg/L khi sử dụng chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu. Từ khóa: Chế phẩm nitrate hóa, Nuôi trồng thủy sản, Vi khuẩn tự dưỡng, Vi khuẩn oxy hóa ammo- nia, Vi khuẩn oxy hóa nitrite I. ĐẶT VẤN ĐỀ loài Nitrosopumilus maritimus là vi khuẩn cổ Quá trình nitrate hóa là quá trình mà thuộc một ngành vi khuẩn cổ mới là ngành ammonia bị oxy hóa thành nitrite sau đó thành Thaumarchaeota cũng tham gia vào sự oxy hóa nitrate, đây được coi như một quá trình sinh amoni thành nitrite (Krummel, 1982; Brochier- học chính trong vòng nitơ toàn cầu. Houzeau Armanet, 2008). Bước thứ hai của quá trình là đã phát hiện được quá trình này từ năm 1872 sự oxy hóa nitrite thành nitrate với sự tham gia (Houzeau,1872), mười ba năm sau, với sự phân các các loài thuộc chi Nitrobacter, Nitrococcus, lập được các vi khuẩn oxy hóa amoni đã được Nitrospira và Nitrospina, khẳng định (Winogradsky, 1890), từ năm 1890- Nhu cầu về thủy sản (TS) của con người 2004 các nhà khoa học đã chứng minh và tin trên toàn cầu ngày càng gia tăng để phù hợp với rằng có vi khuẩn làm trung gian cho sự oxy tình hình phát triển dân số ngày càng tăng. Khi hóa amoni hiếu khí, chúng gồm các chi như nguồn hải sản tự nhiên chưa đáp ứng đủ với nhu Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, cầu thực tiễn do tình trạng khai thác hải sản còn Nitrosolobus và Nitrosovibrio (Watson, 1986; tràn lan quá mức, thì hoạt động nuôi trồng thủy Koop, 2006). Cho đến nay, nhiều nghiên cứu đã sản (NTTS) chính là nguồn cung cấp chính cho chứng minh sự tồn tại của nhóm các vi khuẩn con người. NTTS đóng góp vào sự phát triển này, ngoài những chi đã công bố còn phát hiện kinh tế xã hội tại các cộng đồng địa phương, 1 Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2 Trường Cao đẳng Sơn La. * Email: ha27682002@yahoo.com TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 43
  2. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II nhưng cũng có thể tạo ra những tác động tiêu trường nước phát sinh tảo độc dẫn đến dịch bệnh cực đến môi trường nếu như việc sản xuất không tăng, tôm chết hàng loạt. Hàm lượng nitơ trong đi theo hướng bền vững. Trong hơn 15 năm qua, các đầm ao nuôi thủy sản được coi là nhân tố NTTS đã phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, trở nguy kịch, chỉ với hàm lượng ammonia ở 0,425 thành ngành kinh tế mũi nhọn trong chiến lược mg/l trong môi trường nước có thể gây độc cho phát triển và hiện nay Việt Nam là một trong tôm, cá và các động vật thuỷ sinh khác (Slil, những quốc gia sản xuất thủy sản (TS) lớn nhất 2007), khi trong môi trường pH tăng cao, NH4+ trên thế giới. Với sự tăng trưởng nhanh và hiệu sẽ chuyển thành NH3 thì NH3 lại rất độc ngay với quả, TS đã đóng góp tích cực trong chuyển đổi liều lượng rất nhỏ, với hàm lượng 0,01 mg NH3/L cơ cấu kinh tế nông nghiệp, đóng góp hiệu quả đã là nguyên nhân gây chết hoặc dẫn đến bệnh cho công cuộc xóa đói, giảm nghèo, giải quyết lý, giảm tỷ lệ sinh trưởng đối với ấu trùng tôm việc làm cho trên 4 triệu lao động, nâng cao (Liu, 2004; Ostrensky, 1995), nitrite (tạo thành từ đời sống cho cộng đồng dân cư khắp các vùng quá trình oxy hóa ammonia) cũng cực kỵ độc đối nông thôn, ven biển, đồng bằng, trung du, miền với ấu trùng tôm, nó làm giảm vận chuyển oxy núi…, đồng thời góp phần quan trọng trong bảo trong máu (Cheng, 1995), tuy nhiên nó không vệ an ninh quốc phòng trên vùng biển đảo của độc bằng NH3 và nó chỉ gây độc khi tồn tại lâu Tổ quốc (Tổng quan ngành Thủy sản Việt Nam, trong môi trường nuôi (Alcaraz, 1999). 2015). Tổng sản lượng thủy sản đạt hơn 6,56 Việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật trong xử triệu tấn (năm 2015); trong đó, khai thác 3,03 lý nước bị ô nhiễm ngày càng phổ biến do lợi thế triệu tấn, nuôi trồng 3,53 triệu tấn; diện tích của chúng làm tăng cường khả năng phục hồi và nuôi trồng là 1,28 triệu ha; kim ngạch xuất khẩu thúc đẩy quá trình tự làm sạch trong các hệ tái khoảng 6,72 tỷ USD (Thu Hiền, 2015). Chỉ tính sử dụng nước nuôi hải sản, bên cạnh đó nó còn riêng đối với nuôi tôm thì tổng diện tích nuôi có tính ổn định cao và thân thiện với môi trường tôm hiện nay của cả nước đạt gần 676 nghìn (Martins, 2010). Do vậy, sử dụng chế phẩm sinh ha, sản lượng đạt gần 476 nghìn tấn, kim ngạch học được coi là biện pháp hữu hiệu trong NTTS xuất khẩu gần 3 tỷ USD trong gần 6,2 tỷ USD để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong tổng giá trị xuất khẩu ngành thủy sản. các ao nuôi để loại ngay những nguyên nhân ban Tuy nhiên nghề NTTS cũng bộc lộ một số đầu dẫn đến dịch bệnh, bên cạnh đó, nó có đặc nhược điểm như: dịch bệnh nhiều, rủi ro cao, lạm tính an toàn đối với người, vật nuôi. Trên thế giới dụng thuốc thú y và hóa chất dẫn đến không đảm đã có một số chế phẩm nitrate hóa dùng cho công bảo vệ sinh an toàn thực phẩm… nguyên nhân nghệ tái sử dụng nước nuôi tôm dạng dịch như dẫn đến dịch bệnh cho tôm, cá là do nguồn gốc Novozymes Biological, PondProtect-L (David, con giống chưa được đảm bảo triệt để, các sản 2011). Tại Việt Nam cũng xuất hiện một số chế phẩm sinh học được người dân sử dụng tràn lan chưa có nguồn gốc rõ ràng, đặc biệt do ô nhiễm phẩm nitrate hóa trên thị trường thường dùng cho môi trường nuôi, làm mất cân bằng sinh thái. các ao nuôi tôm, cá giống nhưng các chế phẩm này còn một số hạn chế và cũng chưa đáp ứng Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường là do được nhu cầu thực tiễn của các cơ sở nuôi giống lượng thức ăn dư thừa không được tôm, cá sử hải sản. Do vậy, các nghiên cứu tổng quan của dụng hết thải ra môi trường đã hình thành các chúng tôi về nhóm vi khuẩn nitrate hóa được hợp chất hữu cơ thối rữa, chất thải dưới dạng phân và chất hữu cơ dư thừa. Các vi sinh vật phân lập tại Việt Nam với các đặc tính sinh lý, yếm khí phát triển mạnh phân hủy các hợp chất sinh hóa, vị trí phân loại như một dữ liệu khoa hữu cơ dư thừa tạo ra khí H2S, NH3, CH4… đối học và từ đó tiến hành nghiên cứu tạo chế phẩm với các ao nuôi tôm thâm canh đặc biệt ở mật độ nitrate hóa để ứng dụng trong xử lý môi trường nuôi cao, hàm lượng chất thải trong ao tăng cao nước NTTS. chứa nitơ, phốt pho chiếm 30-40% và các chất II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP hữu cơ khác gây nên hiện tượng phú dưỡng môi 2.1. Vật liệu: Các mẫu nước từ các nguồn 44 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
  3. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II thải chế biến lương thực tại Phú Đô, Minh Khai, Ảnh hưởng nồng độ NaCl: Chế phẩm nhà máy nước Linh Đàm (Hà Nội). Sử dụng nitrate hóa nghiên cứu sau khi được tạo thành, trấu, tro trấu, mút nhẹ và hạt sỏi nhẹ làm giá thể chuyển vào các bình nuôi và bổ sung NaCl với để nghiên cứu tạo chế phẩm. những nồng độ cuối cùng khác nhau: 0; 10‰; 2.2. Xác định một số tính chất sinh lý, 20‰; 30‰; 40‰. sinh hóa của 4 chủng vi khuẩn 2.3. Xác định sinh khối vi khuẩn Bốn chủng vi khuẩn nghiên cứu PĐ58, - Sự gia tăng sinh khối của vi khuẩn được PĐ60, 2NM, 5NM đã được phân lập tại ao lắng xác định bằng hàm lượng protein theo Bradford của làng Phú Đô và Hoài Đức (Hà Nội), là nơi (1976): dung dịch mẫu nghiên cứu được cho sản xuất thực phẩm (bún và miến). vào ống Eppendorf ly tâm ở 13.000 vòng/phút, Ảnh hưởng nguồn carbon hữu cơ (sucrose, loại dịch nổi. Tủa được hoà lại trong đệm (chứa glucose, lactose, citrate, acetate, succinate với 9 g NaCl và 12 g NaOH hòa tan trong nước cất nồng độ 1 g/l, nguồn carbon vô cơ NaHCO3 nồng đến thể tích cuối là 1.000 ml) và ủ 30 phút ở độ 2 g/l được coi là công thức đối chứng) đã được 90oC. Sau khi ly tâm với 13.000 vòng/phút, 0,8 thông báo trong các công bố trước đây (Hoàng ml dịch nổi (hoặc pha loãng với nồng độ thích Phương Hà, 2006, 2010). Ảnh hưởng của hợp) được bổ sung 0,2 ml thuốc thử Bradford, nguồn cacbon vô cơ: NaHCO3 và CaCO3 với sau 2 phút, độ hấp thụ ánh sáng được đo ở bước nồng độ 2g/L. Môi trường nuôi tạp dưỡng kết sóng 595 nm. Dựng đồ thị chuẩn biểu diễn sự hợp cả nguồn carbon hữu cơ và vô cơ (NaHCO3). tương quan giữa độ hấp thụ ánh sáng trên máy Ảnh hưởng của hàm lượng ammonia hay quang phổ kế và nồng độ protein chuẩn từ dung nitrite đến các chủng vi khuẩn tuyển chọn: Vi dịch BSA 100 mg/l với các nồng độ 2, 4, 6, 8, khuẩn được nuôi trong môi trường khoáng cơ 10 mg/l. Lượng protein tế bào trong mẫu nghiên sở Winogradsky I hoặc II chứa N-NH4 (hoặc cứu được tính dựa vào đồ thị chuẩn. N-NO2) với hàm lượng cuối cùng khác nhau: 1; - Xác định mật độ vi khuẩn trong chế phẩm 2; 4; 10; 100; 200; 500 và 1.000 mg/l. bằng phương pháp pha loãng tới hạn: Pha loãng Ảnh hưởng chất mang (giá thể): hạt sỏi nhẹ mẫu trên môi trường đặc trưng cho từng nhóm keramzit (công ty BEMES) có đường kính 3-5 vi khuẩn (Winogradski I và II) theo cấp độ 10-1 mm và miếng mút nhẹ có kích thước (1 x1 x1) tới 10-9 và cấy trang trên các đĩa thạch tương cm (Viện hóa học, Viện Hàn Lâm Khoa học và ứng, sau 5-7 ngày đếm các khuẩn lạc có trong Công nghệ Việt Nam) đã được dùng để cố định đĩa thạch, từ đó tính số lượng khuẩn lạc có trong các chủng vi khuẩn PĐ58, PĐ60, 2NM và 5NM, 1 g chế phẩm (Nguyễn Lân Dũng, 1983). đối chứng là các chủng vi khuẩn ở trạng thái 2.4. Xác định hàm lượng ammonia, lơ lửng không được cố định trên chất mang. Tỉ nitrite, nitrate lệ chất mang với môi trường là 1: 3 (v/v), hàm Các chỉ số ammonia được phân tích theo lượng ammonia hoặc nitrite ban đầu 10 mg N/l. Nessler, NO2- theo Griss, NO3- theo Brucine Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan: Sinh (Franson, 1995). Hoạt tính oxy hóa hợp chất khối vi khuẩn (PĐ58, PĐ60, 2NM, 5NM) được nitrogen được xác định thông qua hàm lượng bổ sung vào mỗi bình thuỷ tinh dung tích 2,5 lit ammonia mất đi và nitrite được tạo thành (đối chứa 1,5 lít môi trường lỏng. N-NH4 ban đầu với các chủng vi khuẩn oxy hóa ammonia), hàm là 10 mg/l. Nồng độ oxy hòa tan khác nhau là lượng nitrite mất đi và nitrate tạo thành (đối với 4-6 mg/l (bình 1); 2-3 mg/l (bình 2); 0,5-1mg/l các chủng vi khuẩn oxy hóa nitrite). (bình 3) và bình đối chứng có hàm lượng oxy 2.5. Các phương pháp nghiên cứu tạo bằng 0 (bình không sục khí). Đã sử dụng máy chế phẩm nitrate hóa đo oxy (DOT-0204, Viện Khoa học Vật liệu, Sử dụng trấu (được nghiền nhỏ có kích Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) để đo thước 2-3 mm) và tro trấu (được tạo thành từ lượng oxy hòa tan trong bình. quá trình nhiệt hóa trấu) làm chất mang cho quá TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 45
  4. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II trình lên men xốp tạo chế phẩm. Sinh khối vi 4 chủng vi khuẩn PĐ58; PĐ60 (vi khuẩn oxy khuẩn nitrate hóa được nhân nuôi đạt tới 108 hóa ammonia) và 2NM, 5NM (vi khuẩn oxy hóa CFU/L (tương đương với OD600 = 0,12) và phối nitrit) được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp trộn theo tỷ lệ: 200 gram chất mang + 100 ml theo do hoạt tính nitrate hóa của chúng cao hơn môi trường + 10 ml sinh khối vi khuẩn; chế các chủng còn lại. phẩm được lên men xốp trong 5 ngày ở nhiệt độ 3.2. Ảnh hưởng của nguồn cacbon 28±2oC; độ ẩm thích hợp cho quá trình lên men Bốn chủng vi khuẩn này được coi là vi khuẩn là 50% ± 5. Sau đó chế phẩm được sấy bằng tự dưỡng do sinh trưởng trên môi trường khoáng máy sấy bơm nhiệt ở nhiệt độ 40oC (Hoàng vô cơ, sử dụng nguồn cacbon từ CaCO3 trong môi Phương Hà, 2006). trường nuôi cấy và nguồn nitơ được lấy từ quá III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN trình oxy hóa các hợp chất nitơ vô cơ (ammonia 3.1. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi và nitrite). Nhưng vì chúng sinh trưởng chậm khuẩn nitrate hóa nên việc tìm kiếm một nguồn cacbon phù hợp cho sinh trưởng của chúng là rất cần thiết nên Từ 5 mẫu nước thải và nước ngầm tại Phú NaHCO3 được coi là nguồn cacbon vô cơ để so Đô, Hoài Đức, Bách Khoa, Pháp Vân, Linh sánh với CaCO3 (Hình 1). Kết quả nhận được từ Đàm. Hàm lượng amoni của các mẫu nước Hình 1 cho thấy, trong môi trường chứa nguồn thải khoảng 100 - 150 mg/l, và nước máy tại cacbon là NaHCO3 tất cả các chủng vi khuẩn oxy một số hộ gia đình thuộc phường Bách Khoa hóa amoni đều có khả năng sinh trưởng (biểu thị và Linh Đàm khoảng 20 - 30 mg/l. Trên môi sinh khối bằng hàm lượng protein) tốt hơn từ 1,5 trường khoáng Winogradsky đã phân lập được đến 1,9 lần so với môi trường chứa CaCO3 sau 21 chủng vi khuẩn oxy hóa amoni và 17 chủng 6-7 ngày nuôi cấy. vi khuẩn oxy hóa nitrit. Các chủng vi khuẩn này đều có hoạt tính nitrate hóa nhưng chỉ có Hình 1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon vô cơ NaHCO3 và CaCO3 đến sinh trưởng của vi khuẩn Rất có thể trong môi trường dịch thể, Một số tác giả trên thế giới như Campos et al., NaHCO3 là một chất dễ phân ly để tạo thành (1999); Ruiz et al., (2003) cho rằng, NaHCO3 CO2, nên vi khuẩn dễ dàng sử dụng hơn. Đặc được vi khuẩn sử dụng không những như một biệt, khi sử dụng muối bicarbonat thì pH trong nguồn cacbon vô cơ cần thiết, mà còn duy trì môi trường luôn giữ ở khoảng 7,5-7,8. Đây là pH kiềm thích hợp trong môi trường nuôi của pH lý tưởng cho môi trường sống của vi khuẩn. vi khuẩn nitrat hóa. Do vậy, NaHCO3 được sử 46 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
  5. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II dụng làm nguồn cacbon vô cơ cho nhóm vi 5NM sinh trưởng tốt hơn trên môi trường chứa khuẩn nitrate hóa này. NaHCO3 và acetate, tăng lên 1,35 lần và 1,2 lần Các chủng vi khuẩn này sử dụng nguồn tương ứng nhưng hoạt tính của chúng lại giảm cacbon vô cơ cho sinh trưởng và lấy năng lượng đi khoảng 1,4 lần so với môi trường nuôi chỉ sử từ các quá trình chuyển hóa, nên chúng thuộc dụng nguồn vô cơ (Hoàng Phương Hà, 2006). nhóm vi khuẩn tự dưỡng, nhưng một số nghiên 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất, cứu đã chứng minh nhóm vi khuẩn nitrate hóa nồng độ oxy hòa tan và chất mang còn có thể sử dụng được một số nguồn cacbon Trong thông báo trước đây (Hoàng hữu cơ, chúng được coi là vi khuẩn tạp dưỡng Phương Hà, 2015; 2006), nghiên cứu về ảnh (Clark, 1966; Krummel, 1982; Norman, 2003). hưởng của một số điều kiện ngoại cảnh đến Do vậy, các chủng vi khuẩn nghiên cứu PĐ58; sinh trưởng và hoạt tính nitrate hóa của một PĐ60, 2NM và 5NM cũng được nghiên cứu số chủng vi khuẩn oxy hóa ammonia và oxy khả năng sử dụng một số nguồn cacbon hữu cơ hóa nitrite đã được đề cập, kết quả đã cho như sucrose, glucose, lactose, acetate, citrate thấy, các chủng vi khuẩn nitrate hóa nghiên và succinate. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, cứu thích nghi ở 28 - 30oC và pH 7,5 - 8. hai chủng PĐ58 và PĐ60 có thể sinh trưởng Cơ chất hay chính là nguồn nitơ mà bình thường trên các nguồn cacbon này, nhưng nhóm vi khuẩn này sử dụng để chuyển hóa là một số nguồn carbon như sucarose, lactose và ammonia (đối với vi khuẩn oxy hóa ammonia) succinate lại ức chế sinh trưởng của chủng 2NM, hay nitrite (đối với vi khuẩn oxy hóa nitrite), 5NM. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng, hai chủng vi các nghiên cứu đã chỉ ra ở nồng độ từ 10-100 khuẩn PĐ58 và PĐ60 sinh trưởng tốt hơn trên mgN/L các vi khuẩn lựa chọn đều sinh trưởng môi trường có nguồn carbon vô cơ NaHCO3 kết tốt nhất so với các nồng độ khác từ 1-1000 hợp glucose, còn hai chủng vi khuẩn 2NM và mgN/L (Hình 2). Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ nitơ Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ Khi nghiên cứu về các cơ chất ảnh hưởng đến đến sinh trưởng của vi khuẩn nitrate hóa thì sinh trưởng của nhóm vi khuẩn nitrate hóa thì Bhaskar và Charyulu (2005) cho rằng ở 30oC Yutaka Okano et al., (2004) thấy rằng, ở nồng cả Nitrosomonas và Nitrobacter đều sinh độ amoni từ 20 - 100mg/l (≈ 1,5 - 7,5 mM), các trưởng tốt, khả năng sinh trưởng giảm đi đến tế bào của vi khuẩn oxy hóa amoni sau 7 ngày 50% khi nhiệt độ môi trường là 20oC và 40oC. nuôi cấy tăng từ 1,3x105 đến 66x106 tế bào/g TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 47
  6. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II đất khô. Nghiên cứu của Lisa et al.,(1988) cho Theo tính toán dựa vào phương trình phản ứng thấy, hoạt tính oxy hóa amoni của Nitrosomnas oxy hóa của quá trình nitrat hóa thì lượng oxy europaea bị bất hoạt khi lượng nitrit tạo thành cần thiết để oxy hóa 1 mg N-NH4 là 3,43 mg và trong môi trường nuôi cấy đạt từ 20 mM (≈267 oxy hóa 1 mg N-NO2 cần 1,14 mg oxy. Nồng độ mgN/l) trở lên. Hoạt tính oxy hóa nitrite của các oxy hòa tan không những ảnh hưởng đến sinh chủng vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter sẽ bị ức trưởng mà còn ảnh hưởng lớn đến tốc độ nitrat chế khi hàm lượng nitrate hình thành trong môi hóa của quá trình. Các nghiên cứu ảnh hưởng trường đạt 30 - 60mM (khoảng 400-800 mgN/l). của nồng độ oxy đến tốc độ chuyển hóa các hợp chất nitơ vô cơ trong hệ lọc chứa vi khuẩn tuyển Vi khuẩn nitrat hóa là vi khuẩn hiếu khí, chọn đã được tiến hành. nên oxy rất cần thiết cho sự tồn tại của chúng. Hình 3. Ảnh hưởng của oxy đến khả năng chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ A. Hàm lượng amoni mất đi: ♦. NH4 (4-6 khuẩn nitrit hóa chuyển hóa hết sau 3 giờ. Hình mg O2/l); . NH4 (2-3 mg O2/l);. NH4 (0,5-1 3 B biểu diễn sự tạo thành nitrate thông qua việc mg O2/l); x. NH4 (đối chứng 0 mg O2/l). hình thành nitrit, hàm lượng nitrate của bình 1 B. Hàm lượng nitrite và nitrate tạo thành: lớn nhất so với bình 2 và 3. Ở bình đối chứng +. NO2 (4-6 mg O2/l); ∆. NO2 (2-3 mg O2/l); . lượng nitrate gần như bằng 0. Điều này chứng NO2 (0,5-1 mg O2/l); . NO2 (đối chứng 0mg tỏ quá trình nitrat hóa chỉ có thể xảy ra trong O2/l ); º. NO3 (4-6 mg O2/l); •. NO3 (2-3 mg điều kiện hiếu khí và nồng độ oxy hòa tan trên O2/l); ο. NO3 (0,5-1 mg O2/l); -. NO3 (đối chứng 4 mg/l là nồng độ thích hợp cho quá trình nitrat 0mg O2/l). hóa xảy ra nhanh hơn. Như vậy, hàm lượng oxy Kết quả nhận được cho thấy, khi không có có ảnh hưởng khác nhau đến tốc độ nitrat hóa oxy (bình đối chứng) khả năng chuyển hóa nitơ trong các hệ thống xử lý nước. với sự tham gia của nhóm vi khuẩn nitrat hóa lựa Chất mang hay chính là giá thể để vi khuẩn chọn đã không xảy ra (Hình 3). Ở bình có hàm bám dính, vi khuẩn nitrate hóa có khả năng tạo lượng oxy 0,5-1 mg/l (bình 3) hoạt tính chuyển biofilm ở mức độ cao nên chúng rất thích nghi hóa amoni của vi khuẩn đã xuất hiện nhưng thấp khi bám vào giá thể. Trong nghiên cứu này, sử hơn nhiều so với bình có hàm lượng oxy 2-3 dụng chất mang là miếng mút và hạt sỏi nhẹ làm mg/l (bình 2) và 4-6 mg O2/l (bình 1). Sau 5 giá thể bám dính của vi khuẩn, kết quả ở Bảng 1 giờ hoạt động của hệ nitrat hóa, lượng amoni ở cho thấy, khi có chất mang hoạt tính chuyển hóa bình 3 chỉ giảm đi hơn 50% so với ban đầu, ở nitơ của các chủng vi khuẩn nghiên cứu cao hơn bình 2 hàm lượng amoni đã giảm gần hết, trong từ 1,2 – 1,3 lần so với trạng thái lơ lửng. khi đó, hàm lượng amoni của bình 1 đã được vi 48 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
  7. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Bảng 1. Ảnh hưởng của chất mang đến khả năng loại bỏ nitơ của 4 chủng vi khuẩn Vi khuẩn oxy hóa amoni Vi khuẩn oxy hóa nitrit (PĐ58; PĐ60) (2NM; 5NM) Lô thí nghiệm N- NH4+ Hiệu suất N-NO2- N-NO2- Hiệu suất N-NO3- ban đầu oxy hóa N- tạo thành ban đầu oxy hóa tạo thành (mg/l) NH4+ (%) (mg/l) (mg/l) N-NO2 (%) (mg/l) - Đối chứng 10 66 ± 0,3 6,2 ± 0,3 10 58 ± 0,2 5,5 ± 0,3 (không chất mang) Hạt sỏi nhẹ 10 8 6 ± 0,7 8,2 ± 0,6 10 77 ± 0,5 6,88 ± 0,5 Miếng mút 10 79 ± 0,4 7,3 ± 0,7 10 69 ± 0,4 6,5 ± 0,5 Tóm lại qua tất cả các nghiên cứu đã chỉ đó, 4 chủng vi khuẩn này hoàn toàn không đối ra rằng, bốn chủng vi khuẩn lựa chọn PĐ58, kháng nhau (Hoàng Phương Hà, 2006). Đây là PĐ60, 2NM và 5NM có khả năng chuyển hóa những tính chất cực kỳ quan trọng trong nghiên các hợp chất nitơ vô cơ (ammonia và nitrite), cứu tạo chế phẩm sinh học và có thể ứng dụng sinh trưởng và hoạt tính chuyển hóa nitơ của được trong môi trường thủy sản nước lợ. chúng tốt hơn khi sử dụng nguồn các bon vô Vì vi khuẩn nitrate hóa thích nghi trong điều cơ là NaHCO3. Chúng có thể sinh trưởng được kiện bám dính nên việc lựa chọn chất mang, phụ trong môi trường có nguồn cacbon hữu cơ như gia và điều kiện lên men là cần thiết. Các nghiên glucose và acetate nhưng hiệu quả nitrate hóa cứu của chúng tôi đã được tiến hành lên men của chúng lại bị giảm đi rõ rệt. Các chủng vi xốp trên nền chất mang là trấu và tro trấu, đây là khuẩn này sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 28±2oC, nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm và luôn sẵn pH 7,5-8. Nồng độ oxy hòa tan 4 mg O2/L trở có tại Việt Nam. Các nghiên cứu cũng cho thấy, đi đạt hiệu quả cao trong quá trình nitrate hóa, khi sử dụng trấu và tro trấu làm giá thể cho quá khi có chất mang khả năng loại bỏ các hợp chất trình lên men xốp thì cả hai loại chất mang này chứa nitơ của vi khuẩn cao hơn trên 1,2 lần so đều rất phù hợp, mật độ tế bào sau lên men đạt ≥ với trạng thái lơ lửng. Các chủng vi khuẩn này 108 CFU/g và luôn ổn định sau 2 tháng theo rõi. đã được xác định vị trí phân loại, chủng PĐ58 Hoạt tính nitrate hóa của 2 loại chế phẩm đều và PĐ60 thuộc chi Nitrosomonas, còn 2NM và tốt nhưng với chế phẩm tro có hoạt tính cao hơn 5NM thuộc chi Nitrobacter (Hoàng Phương Hà, chế phẩm trấu, thời gian xử lý của hệ lọc chứa 2010). chế phẩm tro luôn rút ngắn hơn khoảng 1/3 ÷ 3.4. Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học – 1/2 lần so với hệ lọc chứa chế phẩm trấu trong chế phẩm nitrate hóa cùng một điều kiện (Hoàng Phương Hà, 2006). Dựa vào các tính chất sinh lý, sinh hóa của Do vậy, với chất mang là tro sẽ là lựa chọn cho 4 chủng vi khuẩn lựa chọn, tiến hành các nghiên nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa. cứu tạo chế phẩm sinh học để ứng dụng trong Với mục đích ứng dụng chế phẩm nghiên xử lý nước bị ô nhiễm ammonia đặc biệt trong cứu trong môi trường thủy sản nước lợ nên chế nuôi trồng thủy sản. phẩm nitrate hóa sau khi được hình thành một Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi lần nữa đã được kiểm tra mật độ tế bào cũng cho thấy, 4 chủng vi khuẩn lựa chọn đều sinh như hoạt tính của chúng trong môi trường nước trưởng được trên môi trường chứa muối NaCl, lợ (Bảng 2 và Hình 4). là thành phần chính trong nước biển. Bên cạnh TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 49
  8. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Bảng 2. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong môi trường chứa muối NaCl Nồng độ muối NaCl AOB NOB 0‰ 3x10 8 6x108 10‰ 4x108 7x108 20‰ 5x10 8 4x108 30‰ 7x108 7x108 40‰ 4x10 8 3x108 Chú thích. AOB: vi khuẩn oxy hóa ammonia; NOB: vi khuẩn oxy hóa nitrite Hình 4. Hoạt tính của chế phẩm trong môi trường chứa muối NaCl Kết quả nhận được từ Bảng 2 và Hình 4 cho Chế phẩm cũng đã được theo dõi, đánh giá thấy, các chủng vi khuẩn này có hoạt tính nitrate khả năng sinh tưởng và hoạt tính của chúng hóa cao nhất ở nồng độ NaCl 20‰ và hoàn toàn trong 6 tháng. Kết quả chỉ ra ở Bảng 3 và Hình 5 thích nghi trong môi trường nước lợ. Bảng 3. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong 6 tháng Thời gian bảo quản (ngày) AOB NOB 30 60x109 71x109 60 54x109 58x109 90 25x109 25x109 120 22x109 22x109 150 20x108 10x109 180 18x108 11x108 Hình 5: Đánh giá hoạt tính của chế phẩm trong 6 tháng 50 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
  9. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Kết quả nhận được từ Bảng 3 và Hình 5 cho với tốc độ 1 L/giờ, hàm lượng ammonia đầu vào thấy, mật độ tế bào vi khuẩn trong chế phẩm vẫn là 10 mg N/L, thí nghiệm được theo dõi trong 5 sinh trưởng tốt và đạt ≥ 108 CFU/g sau 180 ngày giờ, hiệu suất xử lý ammonia trung bình trong 5 (6 tháng), hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm luôn giờ là 92,6 % (Hoàng Phương Hà, 2006)). đảm bảo và hiệu suất loại bỏ amoni đạt trên 70%. Như vậy chế phẩm nghiên cứu đã được thử 3.5. Thử nghiệm chế phẩm nghiên cứu nghiệm có hiệu quả trong phòng thí nghiệm, chế phẩm này cũng đã được ứng dụng ngoài thực trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa tế tại một số địa phương nuôi tôm nước lợ như Chế phẩm đã được chúng tôi thử nghiệm trên Thanh Hóa, Quảng Ninh và Sóc Trăng. Kết quả hệ lọc có dung tích 10 lít chứa 7 lít môi trường, thử nghiệm trong suốt một vụ tôm (72 ngày) trên hàm lượng chế phẩm bổ sung là 1%, sau 2 ngày diện tích 4000m2 tại Trung tâm nuôi trồng thủy quay vòng hệ lọc, tiến hành cho dòng chảy qua sản Sóc Trăng được thể hiện ở Hình 6 và Hình 7. Hình 6. Sử dụng chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu trong 72 ngày nuôi tôm (1 vụ) Hình 7. Hàm lượng TAN đo được trong 72 ngày Như vậy, sau 72 ngày sử dụng chế phẩm nhất chỉ đạt 2mg/L, tính theo nhiệt độ và pH thì nitrate hóa có kết hợp với chế phẩm khử sulfide hàm lượng NH3 luôn nhỏ hơn 0,1 mg/L, tỷ lệ đã cho thấy hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm chết của tôm chỉ đạt 1% nên chế phẩm rất hiệu nitrate hóa số lượng chế phẩm nitrate hóa bổ quả trong nuôi tôm thương phẩm. Đây là một sung vào ao nuôi tôm tùy thuộc vào từng thời kết quả có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu điểm tôm sinh trưởng, tổng lượng chế phẩm sử khoa học cũng như ứng dụng ngoài thực tiễn. dụng là 80 kg. Chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu cũng được Hàm lượng ammonia tổng số (TAN) cao so sánh với một chế phẩm ngoài hiện trường TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 51
  10. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II Pondlus (sản phẩm cải tạo môi trường) của hãng tôi vẫn tiến hành phân lập các chủng vi khuẩn novozyme-Trung Quốc có tính năng tương tự. trên môi trường khoáng đặc trưng cho nhóm vi Vì chế phẩm Pondplus có ghi các thành phần khuẩn nitrate hóa. Sau khi phát hiện có vi khuẩn vi sinh vật tham gia là vi khuẩn dị dưỡng thuộc sinh trưởng và có hoạt tính nitrate hóa trên môi chi Bacillus, mà nhóm vi khuẩn nghiên cứu lại trường này mới tiến hành so sánh, các kết quả so là vi khuẩn tự dưỡng, nên khi so sánh chúng sánh được chỉ ra ở bảng 4. Bảng 4. So sánh một số đặc tính của hai chế phẩm Nitrate hóa và Pond plus Đặc tính Chế phẩm nitrate hóa Chế phẩm Pond plus Vi khuẩn Vi khuẩn tự dưỡng thuộc chi Vi khuẩn dị dưỡng thuộc chi Nitrosomonas và Nitrobacter Bacillus Mật độ tế bào (CFU/g) 108 - 109 107 Hiệu quả xử lý ammonia (%) 70 60 Liều lượng Liều lượng sử dụng/vụ (1000 m3) 15- 20 (kg) 10-15 (kg) (ghi trên bao bì) Giá thành 500.000 đ/1kg 1.381.000 đ/kg So sánh chế phẩm nghiên cứu và chế phẩm Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa: Sử PondPlus cho thấy, mật độ tế bào và hoạt tính dụng chất mang là trấu và tro trấu cho quá trình nitrate hóa của chế phẩm nghiên cứu cao hơn, lên men xốp của vi khuẩn nitrate hóa đều phù liều lượng sử dụng là tương đương nhưng giá của hợp nhưng hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm sử chế phẩm PondPlus ngoài hiện trường cao hơn dụng tro trấu cao hơn, rút ngắn thời gian xử lý khoảng 2,8 lần, như vậy sản phẩm nghiên cứu ammonia từ 1/3 đến 1/2 lần. Các vi khuẩn nitrate trong nước có tính năng tương tự đã rẻ hơn rất hóa trong chế phẩm có thể sinh trưởng và có hoạt nhiều so với giá của chế phẩm nhập ngoại nên nó tính tốt trong môi trường chứa NaCl từ 10‰ - có thể cạnh tranh được. Hy vọng chế phẩm nitrate 40‰, hoạt tính tốt nhất ở nồng độ NaCl 20‰. hóa tạo ra bởi nghiên cứu này sẽ là một trong Mật độ vi khuẩn nitrate hóa luôn đạt cao hơn 108 những sản phẩm thương mại có triển vọng rộng CFU/g và hiệu suất xử lý nitơ trong chế phẩm ổn trong cải tạo môi trường NTTS tại Việt Nam. định vẫn đạt trên 70% sau 6 tháng khảo sát. Ứng dụng chế phẩm: Chế phẩm đã được IV. KẾT LUẬN thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hiệu suất Tính chất sinh lý, sinh hóa: Bốn chủng xử lý ammonia trung bình trong 5 giờ là 92,6 % vi khuẩn nitrate hóa PĐ58, PĐ60 (thuộc chi trên hệ lọc có dung tích 10 lít. Đã thử nghiệm chế Nitrosomanas), 2NM và 5NM (thuộc chi phẩm nghiên cứu tại Trung tâm nuôi trồng thủy Nitrobacter) sinh trưởng tốt hơn trên môi sản tỉnh Sóc Trăng, chế phẩm đạt hiệu quả xử trường khoáng cơ sở có nguồn cacbon vô cơ lý các hợp chất nitơ cao, hàm lượng NH3 ≤ 0,1 là NaHCO3 so với CaCO3; các chủng vi khuẩn mgN/L luôn đạt dưới ngưỡng qui định theo qui này có thể sinh trưởng được trên môi trường chuẩn Việt Nam. So sánh chế phẩm nghiên cứu chứa nguồn cacbon hữu cơ như glucose, acetate với chế phẩm PondPlus có tính năng tương tự, nhưng hoạt tính nitrate hóa của chúng lại giảm chế phẩm nghiên cứu có hoạt tính nitrate hóa đi 1,2 lần; sinh trưởng thích hợp ở 28 - 30oC, tương đương so với chế phẩm ngoài hiện trường pH 7,5 - 8, nồng độ các hợp chất chứa nitrogen nhưng giá thành rẻ hơn 2,8 lần N-NH4 hoặc N-NO2 từ 10 - 100 mgN/l. Hiệu LỜI CẢM ƠN: Các thí nghiệm được tiến suất chuyển hóa nitơ cao khi nồng độ oxy hòa hành bằng nguồn kinh phí từ các đề tài cơ sở tan từ 4 mg O2/L, khi có chất mang khả năng loại bỏ các hợp chất chứa nitơ của vi khuẩn cao thuộc Viện CNSH, VAST “Nghiên cứu sản xuất hơn 1,2 lần so với trạng thái lơ lửng. chế phẩm nitrate hóa xử lý môi trường nuôi 52 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
  11. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II thủy sản”. Sử dụng trang thiết bị của Phòng thí Cheng, S.Y., Chen, J.C., 1995. Hemolymph nghiệm Trọng điểm Công nghệ Gen, Viện Công oxygen content, oxyhemocyanin, protein levels nghệ sinh học. and ammonia excretion in the shrimp Penaeus monodon exposed to ambient nitrite. Comp. TÀI LIỆU THAM KHẢO Physiol.B. 164, 530-535. Tài liệu tiếng Việt Clark, C., and Schmidt, E.L., 1966. Effect of mixed Hoàng Phương Hà, Đỗ Thị Liên và Nguyễn Thị culture on Nitrosomonas simulated by uptake Luân, 2015. Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate and utilization of pyruvate. J. Bacteriol. 91: hóa để xử lý nước bị ô nhiễm ammonia. Tạp chí 367–373. Công nghệ sinh học 2-15: 13(3) 973-981 David, D.K., David, J.D., 2011. Nitrifier product Hoàng Phương Hà, Trần Văn Nhị và Nguyễn thị improves nitrification in RAS. Global Kim Cúc 2010. Một số tính chất sinh học của aquaculture advocate bốn chủng vi khuẩn nitrate hóa phân lập tại Hà Franson, M.A.H., 1995. Standard methods for the Nội. Tạp chí Công nghệ Sinh học 2015: 8(2) examiation of water and wastewater, Publication 241-245. Office American Public Health Association- Hoàng Phương Hà, Nguyễn thị Kim Cúc và Trần Washington, DC 20005, 19th Ed: 225-227; 240- Văn Nhị, 2006. Nghiên cứu đặc điểm sinh học 243; 461-464. của môt só chủng vi khuẩn nitrate hoá phân lập Houzeau, A. 1872. Faits pour servir a l’histoire de la từ nguồn nước ngầm nhiễm ammonia ở Hà Nội. nitrification, composition des terreaux de tantah Tạp chí Công nghệ Sinh học 2006: 4(3) 371- (basse-egypte). Ann. Chim. Phys. 25, 161–167. 377. Koop, H.P., Pulkho, U., Rőel, A.P., Timmermann, Nguyễn Lân Dũng dịch,1983. Thực tập vi sinh vật G. and Wagner, M., 2006, The Lithoautotrophic học. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Ammonia-Oxidizing Bacteria. In The Hà Nội 1983: 75-79 Prokaryotes, A handbook on the biology of Thu Hiền (27/12/2015). Ngành Thủy sản tổng kết bacteria: Proteobacteria: alpha and Beta công tác năm 2015. Tổng cục thủy sản. Subclasses. Martin, D. (Editor-in-Chief), Tổng quan ngành Thủy sản Việt Nam. Hiệp hội chế Stanley F., Eugene R., Karl-Heinz S., Erko S. biến và xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP) (eds), Third edition, Vo. 5: 778-811. Tài liệu tiếng Anh Krummel, A., and Harms, H., 1982. Effect of Alcaraz, G., Chiappa-carrara, X., Espinoza, V., organic matter on growth and cell yield of Vanegas, C., 1999. Acute toxicity of ammonia ammonia oxidizing bacteria. Arch. Microbiol. and nitrite to white shrimp Penaeus setfféms 133: 50-54. post larvae. J .World Aquacult. Soc. 30: 90-97. Lisa, Y. S., and Daniel, J. A., 1988. Loss of Ammonia Bhaskar, K.V., Charyulu, P.B.B.N., 2005. Effect Monooxygenase Activity in Nitrosomonas of environmental factors on nitrifying bacteria europaea upon Exposure to Nitrit. Appl. isolated from the rhizosphere of Setaria italica Environ. Microbiol. 64(10): 4098–4102. (L.) Beauv. Afric J Biotechnol 4 (10): 1145-1146. Liu, C.H., Chen, J.C., 2004. Effect of ammonia Bradford, M.M., 1976. A Rapid and Sensitive on the immune response of white shrimp Method for the Quantitation of Microgram Litopenaeus vannamei and its suscetibility to Quantities of Protein Utilizing the Principle of Vib/1’0 alginolyticus. Fish. Shellfish. lmmunol. Dye Binding. Analyti. Biochem. 72: 248–254. 16, 321-334. Brochier-Armanet, C., Boussau, B., Gribaldo, Martins, C.I.M., Eding, E.H., Verdegem, M.C.J., S., and Forterre, P. 2008. Mesophilic Heinsbroek, L.T.N., Schneider, O., Blancheton, Crenarchaeota: proposal for a third archaeal J.P., Roque d’Orbcastel, E., Verreth, J.A.J., phylum, the Thaumarchaeota. Nature Rev. 2010. New developments in recirculating Microbiol. 6, 245–252. aquaculture systems in Europe: A perspective on environmental sustainability. Aquacul Eng Campos, J.L., et al., 1999. Nitrification at high 43(3) 83-93. ammonia loading rates in an activated sludge unit, Biores. Technol. 68: 141-148. Norman, G.H., Sayavedra-Soto, L,A., and Arp, TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017 53
  12. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II D.J., 2003. Chemolithoorganotrophic Growth Watson, S.W., Bock, E., Harms, H., Koops, H., of Nitrosomonas europaea on Fructose. J. and Hooper, A.B. (1989), Nitrifying bacteria. Bacteriol. 185(23): 6809-6814. In Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Ostrensky, A., Wasielesky, Jr.W., 1995. Acute Staley, J.T., Bryant, P.M., Pfennig, N.P., Holt, toxicity of ammonia to various life stages of G.J. (eds), Williams & Wilkins, Batimore. pp. sao paulo shrimp, Penaeus paulensis Perez- 1808-1834. Farfate,l967. Aquaculture 132, 339-347. Winogradsky, S., 1890. Recherches sur les Ruiz, G., Jeison, D. and Chamy, R., 2003. organismes de la nitrification. Ann. Inst. Pasteur Nitrification with high nitrit accumulation for 4, 213–331. the treatment of wastewater with high ammonia Yutaka, O., Krassimira, R.H., Christian, M.L., concentration. Appl. Environ. Microbiol. 37: Louise, E.J., Denison, F.R., Binyam, G., 1371-1377. David, L., Kate, M.S., 2004. Application of Slil, S., Bruce, E.R., 2007. Diversity study of Real-Time PCR To Study Effects of Ammonia nitrifying bacteria in full-scale municipal on Population Size of Ammonia-Oxidizing wastewater treatment plants. Water Res 41(5): Bacteria in Soil. Appl. Environ. Microbiol. 1110-1120. 70(2):1008-1016. NITRIFYING BACTERIA AND APPLICATION IN AQUACULTURE Hoang Phuong Ha1*, Do Thi To Uyen1, Do Thi Lien1, Cung Thi Ngoc Mai1, Vu Ngoc Huy1, Nguyen Hong Thu1, Le Loi2, Le Thi Nhi Cong1 ABSTRACT Nitrifying bacteria play a significant role in nitrification process that is the transformation of ammo- nia to nitrate via nitrite formation. They are known as two groups of autotrophic bacteria: ammonia oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB). The isolation and cultivation by traditional methods of nitrifying bacteria are quite problematic due to their slow growth rate, there- fore suitable medium and suitable cultivation conditions are essential. In this review, we present an overview of our research on nitrifying bacteria with suitable conditions for growth and nitrification activity (such as carbon source, temperature, pH, substrate, carrier ...). Some typical strains were selected to determine their taxonomies by 16S rRNA gene sequencing, which showed that they be- long to Nitrosomonas and Nitrobacter genera. These bacteria were used for preparation of probiotic product for treatment of ammonia polluted aquaculture water. This nitrification probiotic product has shown a conversion efficiency of 95 % ammonia in a biofilter system in the laboratory, and was successfully applied in the aquaculture ponds of Thanh Hoa and Soc Trang provinces. Total am- monia nitrogen (TAN) was estimated as ≤ 0.1 mg/L when using this nitrification probiotic product. Keywords: nitrification product, aquaculture, autotrophic bacteria, ammonia oxidizing bacteria, nitrite oxidizing bacteria. Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh Ngày nhận bài: 25/11/2016 Ngày thông qua phản biện: 13/12/2016 Ngày duyệt đăng: 05/01/2017 1 Institute of Biotechnology, Vietnam Academy of Science and Technology. 2 Son La College. * Email: ha27682002@yahoo.com 54 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng