Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc điểm nóng ẩm, mưa nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, đặc biệt là nấm sợi (fungi). Nấm sợi không chỉ có vai trò sinh thái mà còn gây hại nghiêm trọng đến các thiết bị quang học, đặc biệt là chi tiết kính trong thiết bị quan sát quân sự. Tình trạng nhiễm nấm sợi làm giảm độ trong suốt, tăng hiện tượng mờ sương, ăn mòn bề mặt kính, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hình ảnh và hiệu quả quan sát. Theo khảo sát tại ba kho lưu trữ thiết bị quân sự đại diện cho ba miền Bắc (Xuân Mai - Hà Nội), Trung (Nghệ An) và Nam (Đồng Nai), đã phân lập được 61 chủng nấm sợi gây hại trên các chi tiết kính với mật độ trung bình từ 50 đến 300 đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU)/thấu kính. Mục tiêu nghiên cứu là phân lập, xác định đặc điểm sinh học và phân bố các chủng nấm gây hại trên chi tiết kính thiết bị quan sát quân sự, đồng thời đánh giá khả năng sinh axit và hiệu quả ức chế của chế phẩm Bio-A nhằm đề xuất các biện pháp bảo vệ thiết bị trong điều kiện khí hậu nhiệt đới. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn tháng 6-8/2014 tại các kho lưu trữ thiết bị quân sự ở ba miền khí hậu đặc trưng, góp phần nâng cao hiệu quả bảo quản và sử dụng thiết bị quang học trong quân đội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh trưởng và phát triển của nấm sợi trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, cơ chế phá hủy sinh học vật liệu kính quang học do nấm sợi, và các phương pháp phân lập, định danh vi sinh vật hiện đại. Mô hình nghiên cứu tập trung vào:

  • Đặc điểm sinh học của nấm sợi: bao gồm hình thái khuẩn lạc, cấu trúc bào tử, khả năng sinh axit hữu cơ trong quá trình phát triển.
  • Phân loại nấm dựa trên trình tự gen ITS-18S rDNA: sử dụng kỹ thuật PCR và giải trình tự gen để xác định chính xác chủng loại nấm.
  • Ảnh hưởng của nấm sợi đến tính năng vật liệu kính quang học: sự ăn mòn bề mặt, giảm độ truyền quang, tăng hiện tượng mờ sương.
  • Hiệu quả của chế phẩm Bio-A trong ức chế nấm sợi: đánh giá khả năng kháng nấm theo tiêu chuẩn ISO 9022-11.

Các khái niệm chính bao gồm: nấm sợi (fungi), bào tử nấm, PCR (phản ứng chuỗi polymerase), ITS (Internal Transcribed Spacer), axit hữu cơ, và bảo quản thiết bị quang học.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu kính quang học bị nhiễm nấm được lấy ngẫu nhiên từ ba kho lưu trữ thiết bị quân sự tại Xuân Mai (Hà Nội), Nghệ An và Đồng Nai trong khoảng thời gian tháng 6-8/2014, tổng cộng 15 mẫu kính. Mẫu được xử lý bằng tăm bông vô trùng lấy dịch bề mặt và cấy trên môi trường PDA (Potato Dextrose Agar) ở nhiệt độ 30°C trong điều kiện tối để phân lập nấm sợi.

Phân lập nấm được quan sát đặc điểm hình thái khuẩn lạc, bào tử và cuống sinh bào tử dưới kính hiển vi với độ phóng đại 40-100 lần. DNA tổng số được tách chiết từ các chủng nấm thuần chủng, sau đó khuếch đại đoạn gen ITS-18S rDNA bằng PCR sử dụng cặp mồi ITS1F và ITS4. Sản phẩm PCR được giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank để xác định chủng loại nấm.

Khả năng sinh axit hữu cơ của các chủng nấm được đánh giá bằng cách nuôi cấy trong môi trường Czapek-Dox lỏng, đo pH dịch nuôi cấy sau 5 ngày. Hiệu quả ức chế sinh trưởng nấm của chế phẩm Bio-A được thử nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 7699-2-10-2007 và ISO 9022-11, với các nồng độ Bio-A khác nhau (0,1; 1; 5; 10; 20 mg/L) trong điều kiện độ ẩm 97% và nhiệt độ 28 ± 2°C, quan sát sau 7 và 28 ngày.

Cỡ mẫu phân lập gồm 61 chủng nấm từ 15 mẫu kính, phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên đảm bảo tính đại diện. Phân tích dữ liệu sử dụng phần mềm BioEdit và Treeview để xây dựng cây phát sinh chủng loại.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đa dạng chủng nấm sợi trên chi tiết kính: Từ 15 mẫu kính tại ba kho lưu trữ, phân lập được 61 chủng nấm sợi, trong đó kho Nghệ An có số lượng chủng nhiều nhất (23 chủng, chiếm 38%), tiếp theo là Xuân Mai (22 chủng, 36%) và Đồng Nai ít nhất (16 chủng, 26%). Hai chi nấm chiếm ưu thế là Aspergillus và Penicillium, chiếm lần lượt khoảng 36% và 27% tổng số chủng tại kho Xuân Mai.

  2. Đặc điểm hình thái và phân loại gen: Các chủng nấm thuộc ngành Ascomycota, gồm các chi phổ biến như Aspergillus, Penicillium, Curvularia, Paecilomyces, Chaetomium, Cladosporium, Fusarium. Một số chủng chưa xác định được tên khoa học do đặc điểm hình thái chưa rõ ràng. Kết quả giải trình tự ITS-18S rDNA cho phép xác định chính xác các chủng nấm, hỗ trợ phân loại và so sánh với dữ liệu quốc tế.

  3. Khả năng sinh axit hữu cơ của nấm sợi: Các chủng Aspergillus niger và Penicillium chrysogenum có khả năng tạo ra nhiều loại axit hữu cơ như axit acetic, citric, formic, oxalic, succinic với lượng dao động từ khoảng 0,01 đến trên 40 mg/g cơ chất tùy loại axit và chủng nấm. Sự sinh axit này là nguyên nhân chính gây ăn mòn bề mặt kính quang học, làm giảm độ bền và chất lượng thiết bị.

  4. Hiệu quả ức chế của chế phẩm Bio-A: Thử nghiệm cho thấy Bio-A có khả năng ức chế sinh trưởng các chủng nấm sợi gây hại với nồng độ hiệu quả từ 1 mg/L trở lên. Sau 28 ngày, các mẫu kính được xử lý Bio-A giảm đáng kể mật độ nấm so với mẫu đối chứng, bảo vệ bề mặt kính khỏi sự ăn mòn và mờ đục. Kết quả này phù hợp với tiêu chuẩn ISO 9022-11 về khả năng kháng nấm trên vật liệu quang học.

Thảo luận kết quả

Sự đa dạng và mật độ nấm sợi trên chi tiết kính thiết bị quan sát quân sự phản ánh rõ ảnh hưởng của điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm tại Việt Nam, đặc biệt là độ ẩm cao trên 80% và nhiệt độ trung bình từ 23-30°C. Kho Nghệ An có đa dạng chủng nấm cao nhất do đặc điểm khí hậu chuyển tiếp và độ ẩm tương đối lớn, trong khi Đồng Nai có mật độ thấp hơn do khí hậu ôn hòa hơn.

Khả năng sinh axit hữu cơ của nấm sợi là cơ chế sinh học quan trọng gây phá hủy vật liệu kính, làm giảm độ truyền quang và tăng hiện tượng mờ sương, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả quan sát. Các axit như oxalic và formic có tính ăn mòn cao, làm thay đổi cấu trúc bề mặt kính theo thời gian.

Việc sử dụng kỹ thuật phân tích gen ITS-18S rDNA giúp xác định chính xác chủng nấm, vượt trội hơn phương pháp phân loại truyền thống dựa trên hình thái, từ đó hỗ trợ xây dựng chiến lược phòng chống hiệu quả hơn. Kết quả nghiên cứu cũng tương đồng với các báo cáo quốc tế về các chi nấm phổ biến trên thiết bị quang học trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và ôn đới.

Chế phẩm Bio-A thể hiện hiệu quả ức chế nấm sợi cao, phù hợp với yêu cầu bảo vệ thiết bị quang học trong môi trường nhiệt đới. So với các phương pháp truyền thống như phủ lớp sơn hay sử dụng hóa chất độc hại, Bio-A có ưu điểm thân thiện môi trường, không làm mờ kính và duy trì tác dụng lâu dài. Tuy nhiên, việc áp dụng cần được điều chỉnh phù hợp với từng loại thiết bị và điều kiện bảo quản cụ thể.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tỷ lệ các chi nấm tại ba kho lưu trữ, bảng so sánh khả năng sinh axit của các chủng nấm, và biểu đồ hiệu quả ức chế của Bio-A theo nồng độ và thời gian xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng chế phẩm Bio-A trong bảo quản thiết bị quang học quân sự: Thực hiện xử lý Bio-A với nồng độ từ 1 mg/L trở lên trong các kho lưu trữ để giảm thiểu sự phát triển của nấm sợi, bảo vệ bề mặt kính khỏi ăn mòn. Thời gian áp dụng liên tục trong suốt quá trình lưu kho, do Bio-A có khả năng thăng hoa và duy trì tác dụng lâu dài.

  2. Kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ trong kho lưu trữ: Duy trì độ ẩm dưới 65% và nhiệt độ ổn định khoảng 23-25°C bằng hệ thống điều khiển môi trường nhằm hạn chế điều kiện thuận lợi cho nấm phát triển. Chủ thể thực hiện là các đơn vị quản lý kho, với kế hoạch kiểm tra và điều chỉnh hàng tháng.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ kỹ thuật: Tổ chức các khóa đào tạo về nhận biết nấm sợi, quy trình lấy mẫu, phân tích và xử lý nấm trên thiết bị quang học. Mục tiêu nâng cao kỹ năng phòng chống nấm, giảm thiểu thiệt hại thiết bị. Thời gian triển khai trong 6 tháng đầu năm.

  4. Nghiên cứu và phát triển thêm các chế phẩm sinh học chống nấm thân thiện môi trường: Khuyến khích các viện nghiên cứu phối hợp phát triển các sản phẩm mới có hiệu quả cao, an toàn cho người sử dụng và môi trường. Chủ thể là các viện sinh học, công nghệ sinh học, với kế hoạch nghiên cứu dài hạn 2-3 năm.

  5. Xây dựng hệ thống giám sát và báo cáo định kỳ về tình trạng nấm trên thiết bị: Thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ, ghi nhận và phân tích dữ liệu về mức độ nhiễm nấm để kịp thời điều chỉnh biện pháp bảo quản. Chủ thể thực hiện là các đơn vị kỹ thuật kho, báo cáo hàng quý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý kho lưu trữ thiết bị quân sự và dân dụng: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học và giải pháp bảo quản thiết bị quang học hiệu quả, giúp giảm thiểu tổn thất do nấm gây ra, nâng cao tuổi thọ thiết bị.

  2. Chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực vi sinh vật và công nghệ sinh học: Thông tin về đa dạng chủng nấm, phương pháp phân lập và phân loại gen ITS-18S rDNA, cũng như đánh giá khả năng sinh axit và ức chế nấm, là cơ sở tham khảo cho các nghiên cứu tiếp theo.

  3. Các kỹ thuật viên và nhân viên bảo trì thiết bị quang học: Hướng dẫn thực tiễn về nhận biết nấm sợi, quy trình lấy mẫu, xử lý và bảo quản thiết bị, giúp nâng cao hiệu quả công tác bảo trì.

  4. Các nhà sản xuất và phát triển chế phẩm chống nấm sinh học: Cung cấp thông tin về hiệu quả của chế phẩm Bio-A và yêu cầu kỹ thuật trong bảo vệ thiết bị quang học, hỗ trợ phát triển sản phẩm phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nấm sợi gây hại như thế nào đến thiết bị quang học?
    Nấm sợi phát triển trên bề mặt kính tạo thành lớp mờ, phân tán ánh sáng, làm giảm độ truyền quang và chất lượng hình ảnh. Ngoài ra, các axit hữu cơ do nấm tiết ra gây ăn mòn bề mặt kính, làm giảm tuổi thọ thiết bị.

  2. Phương pháp phân lập và xác định nấm sợi được thực hiện ra sao?
    Mẫu kính bị nhiễm nấm được lấy bằng tăm bông vô trùng, cấy trên môi trường PDA ở 30°C. Sau khi phân lập, nấm được quan sát hình thái và tách DNA để khuếch đại gen ITS-18S rDNA bằng PCR, giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank để xác định chủng loại.

  3. Chế phẩm Bio-A có ưu điểm gì so với các phương pháp chống nấm truyền thống?
    Bio-A là chế phẩm sinh học thăng hoa từ từ, có khả năng ức chế nấm hiệu quả mà không làm mờ kính hay ảnh hưởng đến tính chất vật liệu. Nó thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng, khác với các hóa chất độc hại hoặc lớp phủ sơn dễ bong tróc.

  4. Làm thế nào để kiểm soát sự phát triển của nấm sợi trong kho lưu trữ?
    Kiểm soát độ ẩm dưới 65%, duy trì nhiệt độ ổn định, sử dụng chế phẩm chống nấm như Bio-A, và thực hiện kiểm tra định kỳ là các biện pháp hiệu quả để hạn chế sự phát triển của nấm sợi trên thiết bị.

  5. Tại sao cần sử dụng kỹ thuật phân tích gen ITS-18S rDNA trong nghiên cứu nấm?
    Kỹ thuật này cho phép xác định chính xác chủng loại nấm dựa trên trình tự gen, vượt trội hơn phương pháp phân loại truyền thống dựa trên hình thái, giúp hiểu rõ đa dạng sinh học và xây dựng chiến lược phòng chống phù hợp.

Kết luận

  • Đã phân lập và xác định được 61 chủng nấm sợi gây hại trên chi tiết kính thiết bị quan sát quân sự tại ba kho lưu trữ đại diện cho ba miền khí hậu Việt Nam.
  • Hai chi nấm phổ biến nhất là Aspergillus và Penicillium, chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số chủng phân lập.
  • Các chủng nấm có khả năng sinh axit hữu cơ với lượng đáng kể, là nguyên nhân chính gây ăn mòn và giảm chất lượng kính quang học.
  • Chế phẩm Bio-A thể hiện hiệu quả ức chế sinh trưởng nấm, phù hợp để bảo vệ thiết bị trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm.
  • Đề xuất áp dụng Bio-A kết hợp kiểm soát môi trường kho, đào tạo nhân viên và phát triển thêm các chế phẩm sinh học để nâng cao hiệu quả bảo quản thiết bị.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp bảo vệ đã đề xuất tại các kho lưu trữ, đồng thời mở rộng nghiên cứu đa dạng nấm và phát triển công nghệ chống nấm thân thiện môi trường. Các đơn vị quản lý kho và nghiên cứu sinh học được khuyến khích tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả bảo quản thiết bị quang học quân sự.

Nếu quý độc giả quan tâm đến việc bảo vệ thiết bị quang học khỏi tác động của nấm sợi trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, vui lòng liên hệ các viện nghiên cứu sinh thái và công nghệ sinh học để được tư vấn và hỗ trợ kỹ thuật chuyên sâu.