Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự tác động thường xuyên từ các điều kiện tự nhiên như nắng, mưa, gió bão và sự biến đổi nhiệt độ là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng nứt nẻ ở các công trình sử dụng vật liệu xi măng truyền thống, làm suy giảm nghiêm trọng độ bền và tính an toàn của cơ sở hạ tầng. Nhằm khắc phục tình trạng này, kỹ thuật kết tủa calcite cảm ứng bằng vi sinh vật (Microbiologically Induced Calcite Precipitation - MICP) đã nổi lên như một giải pháp công nghệ sinh học thân thiện với môi trường. Phương pháp này vận dụng hoạt động trao đổi chất và hệ enzyme của vi khuẩn để tạo kết tủa calcium carbonate ($\text{CaCO}_3$), đóng vai trò chất kết dính sinh học giúp hàn gắn vi vết nứt bê tông, gia cố nền đất và cải thiện đặc tính cơ lý của cốt liệu tái chế.

Tuy nhiên, quá trình khoáng hóa sinh học chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi các yếu tố môi trường nuôi cấy. Tại Việt Nam, các nghiên cứu ứng dụng MICP đa phần sử dụng chủng vi khuẩn ngoại nhập hoặc chỉ dừng lại ở bước phân lập, tuyển chọn mà chưa đi sâu xác định các điều kiện nuôi cấy tối ưu cho từng chủng bản địa. Nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu thực nghiệm cho việc phát triển vật liệu xi măng sinh học từ nguồn vi sinh vật trong nước, đề tài "Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng tạo tủa calcite của vi khuẩn Bacillus subtilis QN7" đã được thực hiện.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là khảo sát và xác định các điều kiện môi trường nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh trưởng và tạo kết tủa calcite của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7.

Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu cụ thể bao gồm:

  1. Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi cấy đến mật độ tế bào của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7.
  2. Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi cấy đến khả năng tạo kết tủa calcite của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7.
  3. Bố trí thí nghiệm đơn yếu tố khảo sát tác động của từng điều kiện môi trường nuôi cấy đến mật độ tế bào và khả năng tạo tủa calcite của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7 được phân lập từ mẫu mỏ đá tại tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu được triển khai tại Phòng Vi sinh (thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới, số 9/621 Xa lộ Hà Nội, khu phố 6, phường Linh Trung, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện trong giai đoạn từ tháng 07/2022 đến tháng 12/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của nghiên cứu dựa trên cơ chế khoáng hóa sinh học thông qua con đường thủy phân urea xúc tác bởi enzyme urease. Màng tế bào vi khuẩn mang điện tích âm đóng vai trò là tâm hấp phụ các cation $\text{Ca}^{2+}$ tự do trong môi trường. Quá trình tạo kết tủa calcite trải qua 4 giai đoạn nối tiếp:

  1. Enzyme urease do vi khuẩn tiết ra xúc tác quá trình thủy phân urea ($\text{CO(NH}_2)_2$) thành acid carbamic ($\text{NH}_2\text{COOH}$) và ammonia ($\text{NH}_3$). Acid carbamic tiếp tục tự phân giải thành $\text{NH}_3$ và acid carbonic ($\text{H}_2\text{CO}_3$).
  2. Trong môi trường nước, $\text{NH}_3$ và $\text{H}_2\text{CO}_3$ thiết lập trạng thái cân bằng tạo thành các ion bicarbonate ($\text{HCO}_3^-$), ammonium ($\text{NH}_4^+$) và hydroxide ($\text{OH}^-$). Sự gia tăng nồng độ $\text{OH}^-$ làm tăng pH cục bộ, thúc đẩy chuyển dịch cân bằng phân ly $\text{HCO}_3^-$ thành ion carbonate ($\text{CO}_3^{2-}$).
  3. Bề mặt màng tế bào vi khuẩn tích điện âm thu hút và cố định ion $\text{Ca}^{2+}$: $\text{Cell} + \text{Ca}^{2+} \rightarrow \text{Cell}-\text{Ca}^{2+}$.
  4. Các ion $\text{CO}_3^{2-}$ kết hợp với $\text{Ca}^{2+}$ đã liên kết trên bề mặt tế bào tạo thành mầm khoáng và kết tinh thành tinh thể calcite: $\text{Cell}-\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \rightarrow \text{Cell}-\text{CaCO}_3\downarrow$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế theo mô hình khảo sát đơn yếu tố (single-factor experiment) với các quy trình phân tích chuẩn hóa:

  • Môi trường nuôi cấy: Môi trường Nutrient Broth (NB) gồm Peptone (5 g/L), Yeast extract (1,5 g/L), HM Peptone B (1,5 g/L), NaCl (5 g/L) dùng để tăng sinh chủng. Môi trường tạo tủa UCB cải tiến (Urea - $\text{CaCl}_2$ Broth) bổ sung thêm Urea (20 g/L) và $\text{CaCl}_2\cdot 2\text{H}_2\text{O}$ (20 g/L), pH 8,0.
  • Đánh giá sinh trưởng vi sinh vật: Xác định mật độ tế bào bằng phương pháp đo mật độ quang ($\text{OD}_{600}$) trên máy quang phổ kế và phương pháp đếm khuẩn lạc sống ($\text{CFU/mL}$).
  • Xác định khối lượng kết tủa $\text{CaCO}_3$: Tiến hành theo quy trình của Wei và cộng sự (2015). Dịch nuôi cấy sau thời gian thử nghiệm được ly tâm lạnh ở $4^\circ\text{C}$ ($13.000\text{ vòng/phút}$, 10 phút). Phần tủa và sinh khối được hòa tan lại trong $50\text{ mL}$ dung dịch đệm TE ($10\text{ mM Tris}$, $1\text{ mM EDTA}$, pH 8,5), phá màng tế bào bằng máy siêu âm VCX500 sonicator và ủ với Lysozyme ($1\text{ mg/mL}$) ở $37^\circ\text{C}$ trong 1 giờ để phân giải hoàn toàn tế bào. Kết tủa $\text{CaCO}_3$ được lọc qua giấy lọc Whatman No.2, sấy khô ở $70^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi và cân trên cân phân tích 4 số Mettler Toledo.
  • Xác định hoạt độ enzyme urease: Ứng dụng phương pháp Phenol - hypochlorite xác định lượng ammonia giải phóng tại bước sóng $620\text{ nm}$ bằng máy đọc đĩa Platereader, dựa trên đường chuẩn Ammonium chloride ($\text{NH}_4\text{Cl}$). Một đơn vị hoạt độ (1 U) tương ứng với lượng enzyme xúc tác chuyển hóa $1\text{ }\mu\text{mol}$ cơ chất trong 1 phút ở điều kiện tiêu chuẩn.
  • Phân tích hình thái vi cấu trúc: Quan sát hình thái tế bào và tinh thể khoáng tạo thành dưới kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM).
  • Xử lý số liệu: Các thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần ($n=3$). Số liệu được tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn ($\text{TB} \pm \text{SD}$) bằng Microsoft Excel 2010; phân tích phương sai ANOVA một chiều ($P < 0,05$) bằng phần mềm Minitab.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Mở đầu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu khắc phục vết nứt kết cấu xây dựng bằng vật liệu sinh học bền vững. Tác giả xác định rõ mục tiêu nghiên cứu và đặt ra 3 nhiệm vụ thực nghiệm cụ thể nhằm khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện môi trường nuôi cấy đơn lẻ đến sự sinh trưởng và năng lực tạo tủa calcite của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7.

Chương 2. Tổng quan tài liệu

Nội dung chương tổng hợp hệ thống cơ sở lý thuyết về quá trình MICP, so sánh cơ chế thủy phân urea với các con đường sinh khoáng khác trong tự nhiên (như quang hợp, khử nitrate, khử sulfate, oxy hóa methane) và khẳng định ưu thế kiểm soát của con đường urea. Tác giả phân tích đặc điểm sinh học của chi Bacillus, khả năng tạo bào tử bền vững của loài Bacillus subtilis, cơ chế phản ứng hóa sinh 4 giai đoạn hình thành $\text{CaCO}_3$, đồng thời tổng quan ảnh hưởng của các thông số môi trường (mật độ vi khuẩn, pH, nhiệt độ, nồng độ muối, nồng độ urea, nồng độ và nguồn calcium). Chương cũng điểm lại các công trình nghiên cứu nổi bật trên thế giới và tại Việt Nam liên quan đến ứng dụng vi khuẩn hàn gắn vết nứt bê tông và gia cố nền đất.

Chương 3. Vật liệu và phương pháp

Chương 3 mô tả nguồn gốc chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7 (phân lập từ mỏ đá Quảng Ninh), danh mục thiết bị, hóa chất và thành phần chi tiết của các môi trường NB và UCB cải tiến. Tác giả trình bày chi tiết quy trình bố trí thí nghiệm đơn yếu tố khảo sát đường cong sinh trưởng (trong $23\text{ giờ}$), động học tạo tủa theo thời gian (từ ngày 5 đến ngày 15), cùng 7 yếu tố môi trường gồm: mật độ tế bào ($10^6, 10^7, 10^8\text{ tế bào/mL}$), nhiệt độ ($20, 30, 40, 50^\circ\text{C}$), pH ($6, 7, 8, 9, 10$), nồng độ $\text{NaCl}$ ($0, 1, 2, 3, 4%$), nồng độ urea ($0, 250, 500, 750, 1000\text{ mM}$), nguồn calcium ($\text{CaCl}_2$, calcium acetate, calcium lactate, calcium nitrate) và nồng độ $\text{CaCl}_2$ ($0, 50, 100, 150, 200, 250\text{ mM}$). Quy trình phân hủy sinh khối bằng đệm TE - Lysozyme, phép đo hoạt độ urease bằng phenol - hypochlorite, kỹ thuật chuẩn bị mẫu chụp SEM và phương pháp thống kê ANOVA cũng được cụ thể hóa.

Chương 4. Kết quả và thảo luận

Chương 4 công bố và thảo luận các phát hiện thực nghiệm thông qua 11 tiểu mục:

  • Đường cong sinh trưởng của B. subtilis QN7 cho thấy pha log kéo dài đến $11\text{ giờ}$ nuôi cấy trước khi bước vào pha ổn định; thời điểm cấy chuyển giống thích hợp được chọn từ $16 - 18\text{ giờ}$.
  • Quá trình tạo tủa calcite xuất hiện từ ngày thứ 5 ($0,60\text{ g/L}$), gia tăng mạnh từ ngày 7 đến ngày 12 (từ $2,07\text{ g/L}$ lên $8,47\text{ g/L}$) và đạt cực đại tại ngày thứ 14 ($12,40\text{ g/L}$).
  • Kết quả khảo sát 7 yếu tố môi trường cho thấy các điều kiện tối ưu bao gồm: mật độ tế bào $10^8\text{ tế bào/mL}$, $\text{pH} = 8$, nhiệt độ $40^\circ\text{C}$, $\text{NaCl } 1%$, urea $250\text{ mM}$ và $\text{CaCl}_2$ $150 - 200\text{ mM}$.
  • Ảnh chụp SEM sau 14 ngày nuôi cấy chứng minh tế bào B. subtilis QN7 có dạng hình que kích thước $0,8 - 1,0\text{ }\mu\text{m} \times 2,5 - 3,5\text{ }\mu\text{m}$, xung quanh màng tế bào khoáng calcite được tích lũy dày đặc tạo thành các cụm tinh thể.
  • Hoạt độ enzyme urease đạt cực đại sau 14 ngày nuôi cấy với giá trị $703,86\text{ U/L}$ (xác định qua đường chuẩn $\text{NH}_4\text{Cl}$: $y = 0,0152x + 0,0247$, $R^2 = 0,9972$), tương thích hoàn toàn với động học tạo tủa khoáng.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và phân tích đầy đủ bộ dữ liệu thực nghiệm về mức độ ảnh hưởng của các yếu tố nuôi cấy đến khả năng tạo tủa calcite của Bacillus subtilis QN7, được tổng hợp trong bảng sau:

Yếu tố khảo sát Khoảng giá trị khảo sát Điều kiện tối ưu Khối lượng tủa $\text{CaCO}_3$ thu được Nhận xét và đặc điểm thống kê (ANOVA)
Động học thời gian $5 - 15\text{ ngày}$ Ngày thứ 14 $12,40\text{ g/L}$ Tủa bắt đầu xuất hiện từ ngày 5 ($0,60\text{ g/L}$), tăng gấp 4 lần từ ngày 7 đến ngày 12; mốc 14 ngày được chọn cho các thí nghiệm.
Mật độ tế bào đầu vào $10^6, 10^7, 10^8\text{ tế bào/mL}$ $10^8\text{ tế bào/mL}$ $9,53\text{ g/L}$ Lượng tủa tăng dần từ $10^6\text{ tế bào/mL}$ ($7,80\text{ g/L}$) đến $10^8\text{ tế bào/mL}$, sai khác giữa các nghiệm thức không quá lớn ($P = 0,004$).
Độ pH môi trường $\text{pH } 6 - 10$ $\text{pH } = 8$ $9,73\text{ g/L}$ Vi khuẩn tạo tủa trong dải pH rộng ($\text{pH } 6$ đạt $4,53\text{ g/L}$, $\text{pH } 10$ đạt $6,33\text{ g/L}$); môi trường kiềm cao làm giảm nhẹ lượng tủa do ức chế enzyme.
Nhiệt độ nuôi cấy $20, 30, 40, 50^\circ\text{C}$ $40^\circ\text{C}$ $6,93\text{ g/L}$ Tại $20^\circ\text{C}$ đạt $3,13\text{ g/L}$, $30^\circ\text{C}$ đạt $3,93\text{ g/L}$; ở $50^\circ\text{C}$ mật độ tế bào suy giảm mạnh, lượng tủa không đáng kể ($0,04\text{ g/L}$).
Nồng độ muối NaCl $0, 1, 2, 3, 4%$ $1%\text{ (10 g/L)}$ $9,33\text{ g/L}$ Vi khuẩn có khả năng chịu mặn tốt; tại $4%\text{ NaCl (40 g/L)}$ vẫn thu được $4,73\text{ g/L}$ tủa; tích lũy tủa tương đối đồng đều giữa các nghiệm thức.
Nồng độ Urea $0 - 1000\text{ mM}$ $250\text{ mM (15 g/L)}$ $9,93\text{ g/L}$ Bổ sung urea làm tăng mạnh lượng tủa; ở nồng độ quá cao ($1000\text{ mM / 60 g/L}$) phản ứng tạo tủa bị ức chế hoàn toàn ($0\text{ g/L}$).
Nguồn Calcium $\text{CaCl}_2$, Ca-acetate, Ca-lactate, Ca-nitrate $\text{CaCl}_2$ $9,07\text{ g/L}$ Ca-acetate cho tủa cao nhất ($9,67\text{ g/L}$) nhưng không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với $\text{CaCl}_2$; $\text{CaCl}_2$ được chọn nhờ ưu thế giá thành.
Nồng độ $\text{CaCl}_2$ $0 - 250\text{ mM}$ $150 - 200\text{ mM}$ $10,21\text{ g/L (ở 200 mM)}$ Nghiệm thức đối chứng ($0\text{ mM}$) chỉ tạo $3,02\text{ g/L}$; nồng độ $150\text{ mM}$ và $200\text{ mM}$ không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê.

Các đóng góp chính của đề tài:

  • Về mặt khoa học: Đã xác lập đường cong sinh trưởng chuẩn của chủng vi khuẩn bản địa B. subtilis QN7 và xác định được mối tương quan tỷ lệ thuận chặt chẽ giữa động học tích lũy tinh thể calcite với sự gia tăng hoạt độ enzyme urease (đạt cực đại $703,86\text{ U/L}$ sau 14 ngày nuôi cấy tối ưu). Hình ảnh SEM cung cấp bằng chứng vi cấu trúc rõ ràng về vai trò tạo mầm khoáng của màng tế bào vi khuẩn có kích thước $0,8 - 1,0\text{ }\mu\text{m} \times 2,5 - 3,5\text{ }\mu\text{m}$.
  • Về khả năng thích ứng môi trường: Đề tài chứng minh chủng B. subtilis QN7 có khả năng sinh trưởng và khoáng hóa trong dải pH rộng ($\text{pH } 6 - 10$) và chịu được nồng độ muối cao (lên đến $4%\text{ NaCl}$, tương đương $40\text{ g/L}$). Đây là tiền đề sinh học quan trọng cho việc ứng dụng công nghệ MICP tại các công trình ven biển hoặc vùng đất nhiễm mặn ở Việt Nam.
  • Về mặt kinh tế - kỹ thuật: Tác giả đã phân tích và đề xuất sử dụng $\text{CaCl}_2$ thay thế cho calcium acetate để bổ sung nguồn canxi, giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất xi măng sinh học mà vẫn duy trì hiệu suất tạo tủa cao ($10,21\text{ g/L}$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Thử nghiệm mới chỉ được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm trong bình tam giác dung tích nhỏ ($50 - 100\text{ mL}$), chưa được kiểm chứng trong hệ thống nuôi cấy liên tục hoặc quy mô bán công nghiệp.
  • Thiết kế thí nghiệm mới dừng lại ở mô hình đơn yếu tố độc lập, chưa đánh giá được tương tác đa chiều giữa các yếu tố môi trường (nhiệt độ, pH, nồng độ muối, nồng độ cơ chất) tác động đồng thời lên vi khuẩn.
  • Đề tài chưa tiến hành các thử nghiệm phối trộn trực tiếp sinh khối vi khuẩn vào vữa bê tông hoặc cốt liệu tái chế để kiểm tra các chỉ tiêu cơ lý thực tế (như cường độ chịu nén, độ bền uốn, hệ số thấm nước hay khả năng bịt kín vết nứt).

Hướng nghiên cứu tiếp theo do tác giả đề xuất:

  1. Thiết kế và triển khai các mô hình thí nghiệm đa yếu tố nhằm xác định mối quan hệ tương hỗ và tối ưu hóa bề mặt đáp ứng giữa các thông số nuôi cấy.
  2. Thử nghiệm nâng quy mô nuôi cấy sinh khối và enzyme trên hệ thống thiết bị lên men sinh học (Bioreactor).
  3. Tiến hành các thử nghiệm ứng dụng thực tế nhằm đánh giá hiệu quả hàn gắn vết nứt bê tông, khả năng tăng cường độ bền nén và giảm độ thẩm thấu của cốt liệu tái chế khi bổ sung chủng Bacillus subtilis QN7.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên, học viên cao học ngành Công nghệ Sinh học và Vi sinh học: Cung cấp tài liệu chi tiết về quy trình phân lập, nuôi cấy vi khuẩn sinh urease, phương pháp định lượng hoạt độ enzyme bằng phản ứng phenol - hypochlorite, cũng như kỹ thuật tách chiết và định lượng khoáng $\text{CaCO}_3$ tinh khiết bằng enzyme lysozyme và sóng siêu âm.
  • Nghiên cứu viên ngành Kỹ thuật Xây dựng và Khoa học Vật liệu: Cung cấp bộ thông số thực nghiệm về điều kiện tối ưu hóa phản ứng MICP, làm cơ sở tính toán nồng độ phụ gia sinh học khi phát triển vật liệu bê tông tự liền vết nứt hoặc gia cố nền móng công trình ven biển.
  • Các nội dung đáng tham khảo nhất trong văn bản:
    • Quy trình xử lý mẫu và định lượng kết tủa $\text{CaCO}_3$ không lẫn sinh khối tế bào tại mục 3.3.3.
    • Bộ dữ liệu về khả năng chịu mặn ($1 - 4%\text{ NaCl}$) và dải pH hoạt động ($6 - 10$) của chủng bản địa B. subtilis QN7 tại Chương 4.
    • Phân tích hình thái tinh thể khoáng và tương tác tế bào trên ảnh chụp SEM tại mục 4.10.

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7 được thu thập từ đâu và có đặc điểm hình thái như thế nào?
Chủng vi khuẩn Bacillus subtilis QN7 được phân lập từ mỏ đá tự nhiên thuộc tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam. Kết quả quan sát qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy tế bào vi khuẩn có dạng hình que thẳng, kích thước chiều rộng từ $0,8 - 1,0\text{ }\mu\text{m}$ và chiều dài từ $2,5 - 3,5\text{ }\mu\text{m}$, tồn tại ở dạng đơn lẻ hoặc chuỗi ngắn.

2. Bộ điều kiện nuôi cấy tối ưu để chủng B. subtilis QN7 tạo khối lượng tủa calcite cao nhất là gì?
Điều kiện nuôi cấy tối ưu được xác định bao gồm: mật độ tế bào ban đầu $\sim 10^8\text{ tế bào/mL}$, môi trường hiệu chuẩn $\text{pH} = 8$, nhiệt độ nuôi cấy $40^\circ\text{C}$, bổ sung $\text{NaCl } 1%$, nồng độ urea $250\text{ mM}$ và nguồn $\text{CaCl}_2$ ở nồng độ $150 - 200\text{ mM}$. Trong điều kiện này, khối lượng kết tủa $\text{CaCO}_3$ đạt $10,21\text{ g/L}$ và hoạt độ enzyme urease đạt $703,86\text{ U/L}$ sau 14 ngày nuôi cấy.

3. Động học tạo tủa calcite và hoạt độ enzyme urease của vi khuẩn biến thiên ra sao theo thời gian?
Vi khuẩn bắt đầu tạo tủa từ ngày thứ 5 ($0,60\text{ g/L}$), đồng thời hoạt độ urease cũng bắt đầu tăng nhanh từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 6. Lượng tủa tăng vọt gấp 4 lần trong giai đoạn từ ngày 7 ($2,07\text{ g/L}$) đến ngày 12 ($8,47\text{ g/L}$) và đạt đỉnh cực đại sau 14 ngày nuôi cấy với khối lượng tủa $12,40\text{ g/L}$ trong thí nghiệm theo dõi động học thời gian.

4. Vì sao tác giả lựa chọn $\text{CaCl}_2$ làm nguồn cung cấp canxi thay vì calcium acetate dù calcium acetate cho lượng tủa cao hơn?
Thực nghiệm khảo sát nguồn canxi cho thấy calcium acetate tạo ra $9,67\text{ g/L}$ tủa, cao hơn so với $\text{CaCl}_2$ ($9,07\text{ g/L}$). Tuy nhiên, phân tích thống kê ANOVA chứng minh sự khác biệt này không có ý nghĩa thống kê. Do đó, $\text{CaCl}_2$ được lựa chọn vì có giá thành rẻ hơn nhiều so với calcium acetate, giúp tối ưu chi phí khi định hướng ứng dụng thực tế ở quy mô lớn.

5. Phương pháp nào đã được tác giả sử dụng để loại bỏ sinh khối vi khuẩn nhằm xác định chính xác khối lượng tủa $\text{CaCO}_3$?
Tác giả áp dụng quy trình của Wei và cộng sự (2015): dịch tủa và sinh khối sau ly tâm được hòa tan lại trong $50\text{ mL}$ dung dịch đệm TE ($10\text{ mM Tris}$, $1\text{ mM EDTA}$, pH 8,5), tiến hành đánh siêu âm bằng máy VCX500 sonicator để phá vỡ màng tế bào, sau đó bổ sung enzyme Lysozyme đến nồng độ $1\text{ mg/mL}$ và ủ ở $37^\circ\text{C}$ trong 1 giờ để phân giải hoàn toàn sinh khối tế bào trước khi lọc qua giấy Whatman No.2 và sấy khô ở $70^\circ\text{C}$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Lê Quỳnh Trang đã khảo sát toàn diện ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đơn lẻ đến sinh trưởng và năng lực khoáng hóa của chủng vi khuẩn bản địa Bacillus subtilis QN7. Nghiên cứu đã xác lập thành công bộ thông số tối ưu ($\text{pH} = 8$, $40^\circ\text{C}$, $1%\text{ NaCl}$, $250\text{ mM Urea}$, $150 - 200\text{ mM }\text{CaCl}_2$) giúp thu nhận khối lượng tủa calcite cao nhất đạt $10,21\text{ g/L}$ cùng hoạt độ urease đạt $703,86\text{ U/L}$. Với khả năng chịu mặn lên tới $4%\text{ NaCl}$ và thích ứng dải pH rộng, chủng vi khuẩn B. subtilis QN7 cho thấy tiềm năng thực tiễn cao để phát triển vật liệu xi măng sinh học ứng dụng trong cải tạo đất và hàn gắn vết nứt công trình xây dựng.