Xem mẫu

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106

Nghiên c u ho t tính enzym ngo i bào c a m t s ch ng
Bacillus m i phân l p và kh năng ng d ng chúng
trong x lý nư c th i
Ngô T Thành, Bùi Th Vi t Hà*, Vũ Minh ð c, Chu Văn M n
Khoa Sinh, Trư ng ð i h c Khoa h c T nhiên, ðHQGHN, 334 Nguy n Trãi, Hà N i, Vi t Nam
Nh n ngày 02 tháng 4 năm 2007

Tóm t t. Vi khu n thu c chi Bacillus phân b r ng rãi trong t nhiên, ña d ng v sinh thái. Các
loài Bacillus ñã, ñang và ngày càng tr thành nh ng vi sinh v t quan tr ng hàng ñ u v m t ng
d ng. Các ng d ng c a chúng bao trùm hàng lo t lĩnh v c, t s n xu t th c ph m th công truy n
th ng ñ n công ngh lên men hi n ñ i, ñ n sinh h c phân t , y-dư c h c ch a các b nh hi m
nghèo, m ph m, x lý môi trư ng ô nhi m, thu h i b c kim lo i t các ph li u. Chính vì l ñó
nên ñã có ngày càng nhi u các nghiên c u sâu v chi Bacillus này cũng như m r ng ng d ng
c a chúng ñ i v i ñ i s ng con ngu i. T thiên nhiên nhi t ñ i và á nhi t ñ i ña d ng c a Vi t
Nam, chúng tôi ñã thu nh n các ch ng Bacillus có ho t tính phong phú t các vùng sinh thái khác
nhau nh m t ng bư c xây d ng b sưu t p các ch ng c a chi vi khu n quan tr ng này. Trong k t
qu nghiên c u, chúng tôi phân l p ñư c 236 ch ng Bacillus t các m u ñ t và nư c th i khác
nhau, trong ñó ñã kh o sát ho t tính các enzym ngo i bào như proteaza, amylaza và CMC-aza c a
236 ch ng. Trong s ñó, các ch ng T20, TR6 và TH5 có tác d ng t t trong x lý nư c th i. Các
giá tr BOD5 c a nư c th i nhà máy s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i ñư c x lý l c có và không có
d ch nuôi ch ng T20 l n lư t là 1250 và 730mg/L. Các giá tr BOD5 c a nư c th i y ñư c x lý
l c có và không có huy n d ch t bào TR6 l n lư t là 800 và 610mg/L. Các giá tr BOD5 c a nư c
th i sông Tô L ch x lý l c có và không có d ch nuôi ch ng TH5 pha loãng l n lư t là 165 và
92mg/L.
T khóa: Bacillus.spp, enzyme, wastewater treatment.

1. ð t v n ñ



ch y t y r a [1,2], công nghi p th c ph m bánh k o - ñ u ng [3,4], công nghi p dư c
ph m [5], công nghi p thu c da [1,6], công
nghi p d t [5], và trong x lý ch t th i [1,7].
Riêng v ng d ng vi khu n này trong x lý
nư c th i thì chưa th y tài li u nào công b .
Tuy nhiên, như trên ñã nói, nhi u enzym ngo i
bào c a Bacillus là enzym thu phân các phân
t h u cơ l n, và vì trong nư c th i sinh ho t và
nư c th i t công nghi p th c ph m nói chung
r t giàu ch t h u cơ nên vi c ng d ng vi

Vi khu n thu c chi Bacillus có ti m năng
l n v các enzym ngo i bào. Nhi u trong s các
enzym ngo i bào này là nh ng enzym thu
phân các phân t h u cơ l n. Chính vì th vi
khu n này có nhi u ng d ng trong các lĩnh
v c khác nhau [1] như: công nghi p s n xu t

_______


Tác gi liên h . ðT: 84-4-38588856
E-mail: habtv@vnu.edu.vn

101

102

N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106

khu n này ñ x lý các lo i nư c th i ñó là có
tri n v ng. Bài báo này trình bày ba ho t tính
enzym thu phân ngo i bào c a m t s ch ng
Bacillus và thăm dò kh năng ng d ng ñ x
lý nư c th i sông Tô L ch và nư c th i nhà máy
s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i. Nh ng ch ng
này n m trong s 236 ch ng m i phân l p t
các vùng ñ a lý khác nhau nh m khai thác tính
ña d ng v sinh lý và s thích ng b ng enzym
c a Bacillus [8].

3. K t qu và th o lu n
3.1. Phân l p Bacillus
T các m u ñ t
các vùng ñ a lý thu c
nhi u t nh khác nhau, ñã phân l p ñư c 236
ch ng Bacillus. M t s ch ng ñã ñư c ki m tra
v các ho t tính enzym thu phân ngo i bào,
như ñư c trình bày dư i ñây.

2. Nguyên li u và phương pháp nghiên c u
T20

2.1. Vi sinh v t
Các ch ng Bacillus dùng trong nghiên c u
ñư c phân l p t ñ t nhi u vùng ñ a lý và t
nư c th i sông Tô L ch Hà N i cũng như nư c
th i nhà máy s a Vinamilk Gia Lâm Hà N i.
2.3. Phân l p Bacillus
Các m u phân l p ñư c pha loãng t i ñ
pha loãng c n thi t r i ñư c x lý nhi t 800C
trong 15 phút, sau ñó ñư c c y g t lên môi
trư ng th ch dinh dư ng. Nuôi nhi t ñ 28300C trong 24 gi . Các khu n l c m c lên ñư c
ki m tra hi n vi và ki m tra các ñ c ñi m khác,
n u phù h p v i các ñ c ñi m c a Bacillus thì
ñư c c y chuy n sang th ch nghiêng ñ b o
qu n.

M27

Hình 1. Vùng phân hu gelatin c a hai ch ng T20
và M27.

3.2 Ho t tính proteaza
- Các ch ng T20 và M27 th hi n ho t tính
phân hu gelatin và phân hu s a g y, như nêu
trong hình 1 trong ñó ch ng T20 m nh hơn
ch ng M27.
- Các ch ng TR1, TR5, TR6, TR12, TR13
và TR14 th hi n m t ho t tính proteaza ñư c
c m ng b i 1% s a g y, như nêu trong hình 2.

2.3. Xác ñ nh ho t tính proteaza, amylaza và
xenlulaza (CMC-aza)
Các ho t tính này ñư c xác ñ nh theo k
thu t khu ch tán trên th ch
2.4. Xác ñ nh nhu c u oxy sinh hoá 5 ngày
(BOD5) (Theo tiêu chu n Vi t Nam ISO
5815:1989).
Hình 2. Tác d ng c m ng c a s a g y ñ i v i ho t
tính proteaz a c a 6 ch ng TR.

N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106

103

b ng tinh b t v i cùng lư ng thì 17/20 ch ng
th hi n vòng phân hu tinh b t (hình 5).

Hình 3. Kh năng phân hu s a g y c a 20 ch ng
(TH1-TH20) trên môi trư ng MP.

- Các ch ng t TH1ñ n TH20 th hi n kh
năng phân hu s a g y như trên hình 3, trong
ñó các ch ng TH5 và TH8 là m nh nh t.
3.3. Ho t tính amylaza
- Các ch ng T20 và M27, trong th nghi m
c y ñi m, ñ u th hi n ho t tính amylaza, v i
ñư ng kính vòng phân hu b ng 19,5 và 20mm
theo th t .
- Các ch ng TR4, TR6, TR8, TR10, TR12,
và TR14, trong th nghi m ñ c l , m c dù
không th hi n ho t tính amylaza ngo i bào trên
môi trư ng HA d ch th nhưng ñã th hi n ho t
tính này trên môi trư ng HA d ch th +1% tinh
b t (hình 4).

Hình 5. Ho t tính phân hu tinh b t c a các ch ng t
TH1 ñ n TH20. Bên trái là các l ñư c tra d ch nuôi
các ch ng trên môi trư ng HA+1% tinh b t; t t c
các ch ng ñ u không th hi n ho t tính phân hu
tinh b t, ñây ch trình bày m t s ch ng trong ñó.
Bên ph i là các l ñư c tra d ch nuôi các ch ng trên
môi trư ng HA trong ñó glucoza ñư c thay b ng
tinh b t, k t qu là m t s ch ng th hi n ho t tính
phân hu tinh b t.

3.4. Ho t tính CMC-aza
- Hai ch ng T20 và M27 ñ u th hi n ho t
tính CMC-aza m c 20mm, theo th nghi m
c y ñi m trên môi trư ng MT4.
- Các ch ng t TR1 ñ n TR14, tr ch ng s
10, t t c ñ u th hi n ho t tính CMC-aza trên
môi trư ng HA ki m (hình 6a), và ho t tính này
tăng lên ñáng k n u môi trư ng nuôi ñư c b
sung CMC (hình 6b).

Hình 4. Tác d ng c m ng c a tinh b t ñ i v i
amylaza c a 7 ch ng nghiên c u.

- Các ch ng t TH1 ñ n TH20, trong th
nghi m ñ c l , ñ u không th hi n ho t tính
phân hu tinh b t trên môi trư ng HA và môi
trư ng HA + 1% tinh b t. Tuy nhiên, n u
glucoza trong môi trư ng HA ñư c thay th

Hình 6a. Các ch ng t TR1 ñ n TR14 nuôi trên môi
trư ng HA ki m, tr ch ng s 10, ñ u th hi n vòng
ho t tính CMC-aza, theo th nghi m ñ c l .

104

N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106

Nhìn chung, c ba ho t tính enzym nói trên
(proteaza, amylaza và CMC-aza) các ch ng
nghiên c u là r t ña d ng, c v m c ñ ho t
tính và v m c ñư c c m ng. ði u ñó t o
nhi u kh năng l a ch n nh ng ch ng thích
h p cho m c ñích x lý môi trư ng ô nhi m
h u cơ.
3.5. Thăm dò kh năng x lý nư c th i
Hình 6b. Các ch ng TR mang s hi u 1, 3, 5, 7, 9,
11, 13 th hi n m t ho t tính CMC-aza ñư c c m
ng b ng CMC m c ñ khác nhau.

Các ch ng t TH1 ñ n TH20 ñ u không
bi u hi n ho t tính CMC-aza trên môi trư ng
HA, nhưng 14 ch ng trong s ñó bi u hi n ho t
tính này trên môi trư ng HA+1% CMC (hình 7).

3.5.1. X lý nư c th i nhà máy s a
Vinamilk Gia Lâm Hà N i
D ch nuôi 4 ngày tu i c a ch ng T20 trên
môi trư ng HA ñư c lo i b t bào và dùng làm
ch ph m (ch ph m T20), ñư c b sung vào
nư c th i theo t l 1/2 (v/v) và x lý hi u khí
l c. Hình 8 cho th y ch ph m T20 làm gi m
ñáng k BOD5 c a nư c th i ñư c x lý, xu ng
còn 730, so v i 1250mg/L c a công th c x lý
l c không có ch ph m.

Ký hi u ch ng

Hình 7. Kh năng phân hu CMC c a các ch ng t
TH1 ñ n TH20, theo th nghi m ñ c l . 14 ch ng
có ñư ng kính vùng phân hu > 10mm là nh ng
ch ng có ho t tính.

Hình 9. Tác d ng c a ch ph m TR6 trong x lý
nư c th i. ð i ch ng 1: M u nư c th i không x lý.
ð i ch ng 2: M u nư c th i x lý l c không b sung
ch ph m.

Hình 8. Tác d ng c a ch ph m T20 trong x lý
nư c th i. ð i ch ng 1: M u nư c th i không x lý.
ð i ch ng 2: M u nư c th i x lý l c không b
sung ch ph m.

Trong m t thí nghi m khác, 10ml huy n
d ch t bào TR6 có OD600 = 0,6 ñư c b sung
vào 50ml nư c th i trư c khi x lý l c. Hình 9
cho th y ch ph m này làm gi m rõ r t BOD5
c a nư c th i, xu ng còn 610 so v i 800mg/L
c a m u x lý l c không b sung ch ph m.

N.T. Thành và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25 (2009) 101-106

105

ph m bào t có th là m t gi i pháp khác nh m
tránh hi u ng ph có th có v a nêu.

4. K t lu n

Hình 10. Hi u qu x lý nư c th i b ng ch ph m
TH5. Hai công th c x lý v i ch ph m là XL2 và
XL3 xem chi ti t trong bài.

3.5.2. X lý nư c th i sông Tô L ch
Huy n d ch t bào ch ng TH5 có OD600 =
1,7 ñư c dùng hai n ng ñ , như trong các
công th c thí nghi m sau ñây:
+ ðC 1 (ñ i ch ng 1): nư c th i trư c x lý.
+ ðC 2 (ñ i ch ng 2): nư c th i ñ yên
không l c, 300 C, 5 ngày.
+ XL 1: x lý l c 200 vòng/phút, 300C, 5
ngày.
+ XL 2: x lý l c có ch ph m (10ml/50ml
nư c th i), 200 vòng/phút, 300C, 5 ngày.
+ XL 3: x lý l c có ch ph m (10m ch
ph m pha loãng g p ñôi/50ml nư c th i), 200
vòng/phút, 300C, 5 ngày.
Hình 10 cho th y ch ph m TH5 hai n ng
ñ khác nhau (công th c XL2 và XL3) làm
gi m m nh BOD5 xu ng còn 116,67 và
92,2mg/L theo th t , so v i 165,55mg/L
công th c x lý không có ch ph m. ði u ñáng
chú ý là n ng ñ th p c a ch ph m (công
th c XL3) hi u qu x lý l i cao hơn n ng ñ
cao c a ch ph m (công th c XL2). ði u này
có th liên quan ñ n m t hi u ng ph : vi c ñưa
ch ph m n ng ñ cao vào nư c th i có th
cũng ñưa thêm ch t h u cơ vào ñó, do ñó bù l i
m t ph n BOD ñư c gi m do tác d ng c a ch
ph m. Vì v y trong th c ti n x lý, s d ng ch

ðã phân l p ñư c 236 ch ng Bacillus t
các m u ñ t và nư c th i khác nhau, trong ñó
ñã kh o sát ho t tính các enzym ngo i bào như
proteaza, amylaza và CMC-aza c a 236 ch ng.
Trong s ñó, các ch ng T20, TR6 và TH5 có
tác d ng t t trong x lý nư c th i. Các giá tr
BOD5 c a nư c th i nhà máy s a Vinamilk Gia
Lâm Hà N i ñư c x lý l c có và không có d ch
nuôi ch ng T20 l n lư t là 1250 và 730mg/L.
Các giá tr BOD5 c a nư c th i y ñư c x lý
l c có và không có huy n d ch t bào TR6 l n
lư t là 800 và 610mg/L. Các giá tr BOD5 c a
nư c th i sông Tô L ch x lý l c có và không
có d ch nuôi ch ng TH5 pha loãng l n lư t là
165 và 92mg/L.

L i c m ơn
Công trình có s h tr c a chương trình
NCCB trong KHTN (B KH&CN). Các tác gi
xin chân thành c m ơn PGS.TS Ki u H u nh
ñã ñ c và góp cho b n th o.

Tài li u tham kh o
[1] R. Gupta, Q.K. Beg, P.Lorenz, Bacterial alkaline
proteases: molecular approaches and industrial
applications, Appl Microbiol Biotechnol 59
(2002) 15.
[2] H. Outtrup, T.S. Jorgensen ST, The importance
of Bacillus species in the production of industrial
enzymes. In: Berkeley R, Heyndrickx M, Logan
N, De Vos P (eds), Applications and
systematics of Bacillus and relatives, Blackwell
publishing, UK, 2002, pp 206-218.
[3] P.G. Dalev, Utilization of waste feathers from
poultry slaughter for production of a protein
concentrate, Bioresour Technol 48 (1994) 265.

nguon tai.lieu . vn