Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến thủy sản xuất khẩu đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế của Việt Nam, trong đó mặt hàng tôm đông lạnh chiếm từ 40% đến 60% tổng công suất chế biến của các nhà máy chế biến thủy sản. Tại thành phố Đà Nẵng, chế biến thủy sản được xác định là ngành kinh tế mũi nhọn, tạo việc làm cho hàng nghìn lao động. Tuy nhiên, hoạt động chế biến tôm quy mô lớn làm phát sinh lượng nước thải và bùn thải sinh học khổng lồ (ước tính hơn 5 triệu m³ bùn thải hàng năm trên toàn quốc được thải bỏ). Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 50:2013/BTNMT, bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản không thuộc danh mục chất thải nguy hại, song do chứa hàm lượng chất hữu cơ cao và giàu protein, nếu không được thu gom và xử lý đúng kỹ thuật sẽ phát sinh mùi hôi thối nồng nặc (do phân hủy kỵ khí tạo khí H₂S, CH₄) và tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển.

Thực trạng xử lý bùn thải thủy sản hiện nay chủ yếu vẫn là phơi khô trên sân phơi và vận chuyển đi chôn lấp tập trung. Biện pháp này không chỉ phát sinh chi phí vận hành, diện tích đất chôn lấp lớn mà còn gây lãng phí nguồn tài nguyên hữu cơ giàu dinh dưỡng (chất hữu cơ chiếm 33,98% - 35%, đạm tổng số 2,31% - 5,9% N, lân tổng số 0,55% - 0,7% P₂O₅, không chứa kim loại nặng độc hại). Việc áp dụng công nghệ sinh học nhằm chuyển hóa bùn thải tôm thành phân bón hữu cơ vi sinh là hướng tiếp cận bền vững. Do đó, đề tài "Nghiên cứu tuyển chọn vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens trong thử nghiệm xử lý bùn thải của nhà máy chế biến tôm" được thực hiện.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là phân lập thành công chủng vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens bản địa từ bùn thải của nhà máy chế biến tôm, tiến hành khảo sát toàn diện đặc tính sinh học của chủng và đánh giá hiệu quả ứng dụng trong thử nghiệm xử lý bùn thải tạo phân bón hữu cơ vi sinh. Để đạt được mục tiêu trên, tác giả triển khai ba nhóm nội dung nghiên cứu cụ thể:

  1. Phân lập, kiểm tra đặc điểm sinh lý - sinh hóa và định danh chủng vi khuẩn từ bùn thải nhà máy chế biến tôm bằng kỹ thuật sinh học phân tử.
  2. Khảo sát các đặc tính sinh học của chủng tuyển chọn: ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy (tỷ lệ giống, pH, nhiệt độ, nồng độ muối NaCl, thời gian nuôi cấy), khả năng sinh các enzyme ngoại bào (amylase, cellulase, chitinase, protease) và khả năng ức chế các vi sinh vật gây bệnh (Escherichia coli, Ralstonia solanacearum, Bacillus cereus).
  3. Thử nghiệm phối trộn và xử lý bùn thải nhà máy chế biến tôm bằng chế phẩm sinh khối vi khuẩn tuyển chọn ở các công thức khác nhau, theo dõi các chỉ tiêu lý - hóa và vi sinh vật học theo thời gian ủ.

Đối tượng nghiên cứu bao gồm mẫu bùn thải thu nhận từ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần Thủy sản và Thương mại Thuận Phước (Khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Thọ Quang, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng); các chủng vi sinh vật chỉ thị gây bệnh (E. coli, R. solanacearum, B. cereus) và nguồn cơ chất bã thải nấm (mùn cưa và gỗ keo lá tràm sau trồng nấm) được cung cấp bởi Khoa Sinh - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Vi sinh - Sinh lý thực vật - Hóa sinh, Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử thuộc Khoa Sinh - Môi trường trong năm 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên khung phân loại vi khuẩn theo hệ thống Bergey (Buchanan và Gibbons, 1974), các nghiên cứu phân loại nhóm Bacillus subtilis và loài Bacillus amyloliquefaciens (Fukumoto, 1943; Priest et al., 1987; Borriss et al., 2010), cùng nguyên lý phân giải chất hữu cơ hiếu khí trong quá trình ủ compost. Các quy định và tiêu chuẩn kỹ thuật được đối chiếu bao gồm: QCVN 50:2013/BTNMT (ngưỡng nguy hại của bùn thải), QCVN 40:2011/BTNMT (quy chuẩn nước thải công nghiệp), 10TCN 526:2002, TCVN 7185:2002 và Nghị định số 108/2017/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý phân bón hữu cơ vi sinh.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế đồng bộ từ khâu phân lập đến đánh giá ứng dụng:

  • Phương pháp thu mẫu và phân lập: Lấy mẫu bùn thải đã ủ thô 15 - 20 ngày, chọn các vùng có màng khuẩn lạc màu trắng bám quanh, cấy ria thuần khiết trên môi trường LB (Luria-Bertani) rắn, ủ ở nhiệt độ 35 - 37°C trong 18 - 24 giờ.
  • Phương pháp hình thái và sinh hóa: Nhuộm Gram quan sát dưới kính hiển vi quang học độ phóng đại 100x; thử nghiệm enzyme catalase bằng dung dịch H₂O₂ 3%; thử nghiệm oxidase bằng thuốc thử tetramethyl-p-phenylenediamine dihydrochloride 1%; kiểm tra khả năng di động bằng phương pháp cấy đâm sâu trên môi trường thạch mềm (0,7% agar).
  • Phương pháp sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số, thực hiện phản ứng PCR khuếch đại vùng gen 16S rRNA với kích thước phân đoạn khoảng 1500 bp; giải trình tự nucleotide; so sánh độ tương đồng qua công cụ BLAST trên cơ sở dữ liệu NCBI; xây dựng cây phát sinh loài bằng phần mềm MEGA X theo thuật toán Maximum Likelihood.
  • Phương pháp khảo sát sinh lý sinh trưởng: Xây dựng đường chuẩn tương quan giữa giá trị mật độ quang OD₆₀₀ₙₘ và mật độ tế bào (Log CFU/ml). Khảo sát khả năng sinh trưởng trong môi trường LB lỏng (lắc 150 vòng/phút) ở các dải: tỷ lệ tiếp giống (1%, 3%, 5%, 7%, 9%), pH môi trường (2 đến 9), nhiệt độ nuôi cấy (20°C đến 45°C), nồng độ muối NaCl (0% đến 9%) và thời gian nuôi cấy (0 đến 60 giờ, đo quang định kỳ 6 giờ/lần).
  • Phương pháp kiểm tra hoạt tính enzyme ngoại bào: Đánh giá bán định lượng khả năng sinh enzyme ngoại bào bằng kỹ thuật khuếch tán đĩa thạch: cellulase trên môi trường thạch CMC, chitinase trên môi trường thạch MMHL bổ sung 0,5% colloidal chitin (nhuộm Lugol), protease trên môi trường thạch Casein, amylase trên môi trường thạch tinh bột tan. Đường kính vòng phân giải (cm) được đo để xác định hoạt lực.
  • Phương pháp thử nghiệm đối kháng vi sinh vật gây hại: Sử dụng phương pháp đục lỗ thạch, đo đường kính vòng kháng khuẩn $\Delta D = D - d$ (với $D$ là đường kính vòng ức chế, $d$ là đường kính lỗ thạch) đối với ba chủng vi khuẩn kiểm định (E. coli, R. solanacearum, B. cereus).
  • Phương pháp thử nghiệm ủ xử lý bùn thải: Thí nghiệm được bố trí trong thùng xốp kích thước 48 × 35 × 30 cm với 4 công thức phối trộn (CT1: 100% bùn thải; CT2: 70% bùn + 15% mùn cưa sau trồng nấm + 15% gỗ keo lá tràm sau trồng nấm; CT3: 70% bùn + 30% gỗ keo lá tràm; CT4: 70% bùn + 30% mùn cưa), phun bổ sung sinh khối chủng vi khuẩn tuyển chọn. Theo dõi định kỳ 5 ngày/lần trong 20 ngày về nhiệt độ, độ ẩm, tỷ lệ sụt giảm thể tích, cảm quan và mật độ vi sinh vật (tổng số vi sinh vật, Salmonella, E. coli). Xử lý số liệu thí nghiệm lặp lại 3 lần bằng toán thống kê trên phần mềm MS Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các cơ sở lý luận và thực tiễn về bùn thải ngành chế biến thủy sản và đặc tính của vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens. Tác giả phân tích số liệu xuất khẩu thủy sản Việt Nam năm 2020 (đạt 8,23 tỷ USD, riêng xuất khẩu tôm đạt mức tăng trưởng tích cực bất chấp tác động của đại dịch COVID-19) để chỉ ra áp lực chất thải từ các nhà máy chế biến. Bùn thải tôm chứa nhiều hợp chất keo tụ hữu cơ gồm protein (45%), acid humic (15 - 30%), carbohydrate (13%), giá trị pH từ 7,3 - 7,9, hàm lượng nitơ tổng số 2,31 - 5,9%, Ca đạt 490 mg/kg, Cu đạt 16 mg/kg và hàm lượng kim loại nặng rất thấp (<0,1 mg/kg).

Chương 1 cũng tổng quan các công trình nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh trong nước và quốc tế, như nghiên cứu của Võ Phú Đức (2013), Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu (2016), Nguyễn Thị Phương và cs. (2018), Huỳnh Anh Hoàng và Phan Thị Ngọc Huyền (2014), cùng các nghiên cứu tại Anh, Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản. Về đối tượng vi sinh vật, tác giả phân tích vị trí phân loại, lịch sử phát hiện từ năm 1943 bởi Fukumoto, đặc điểm tế bào hình que Gram dương sinh nội bào tử chịu nhiệt của B. amyloliquefaciens, cũng như các ứng dụng trong sản xuất probiotics, tổng hợp enzyme công nghiệp (amylase, protease, phytase), sinh kháng sinh tự nhiên (surfactin, iturin, fengycin, difficidin, bacylicin) và xử lý ô nhiễm môi trường.

Chương 2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết vật liệu nghiên cứu, địa điểm thu mẫu, hóa chất môi trường và quy trình thực nghiệm. Tác giả xác định các đặc tính ban đầu của nguyên liệu trước khi ủ: bùn thải tôm có pH = 7,2, độ ẩm 40%, tỷ lệ C/N = 25,6/1; bã thải nấm có pH = 8,31, độ ẩm 10%, tỷ lệ C/N = 53,1/1. Tỷ lệ C/N của bùn thải đơn thuần ở mức thấp (25,6/1), khi chuyển hóa dễ làm thất thoát nitơ dưới dạng khí NH₃ gây mùi và giảm hàm lượng đạm của phân; do đó việc phối trộn với bã nấm có C/N cao (53,1/1) giúp tối ưu hóa tỷ lệ C/N về dải chuẩn 25/1 - 30/1.

Công thức ủ Bùn thải chế biến tôm (%) Mùn cưa sau trồng nấm (%) Gỗ keo lá tràm sau trồng nấm (%) Bổ sung chế phẩm vi khuẩn
CT1 (Đối chứng) 100 0 0 Không bổ sung
CT2 70 15 15 Có (B. amyloliquefaciens DV20208)
CT3 70 0 30 Có (B. amyloliquefaciens DV20208)
CT4 70 30 0 Có (B. amyloliquefaciens DV20208)

Quy trình nhân nhanh sinh khối được chuẩn hóa trong bình tam giác chứa môi trường LB lỏng, khử trùng ở 121°C trong 21 phút, tỷ lệ tiếp giống 5%, nuôi cấy lắc 150 vòng/phút ở 30 - 35°C trong 18 - 24 giờ.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được qua các bước nghiên cứu:

  1. Phân lập và định danh: Chủng vi khuẩn phân lập từ bùn thải tôm có khuẩn lạc màu trắng sữa, dạng tròn, bề mặt nhăn khô ráp, tâm lồi sần sùi. Tế bào bắt màu tím Gram dương, dạng hình que, kích thước khoảng 3,13 µm. Phản ứng catalase dương tính (sủi bọt khí O₂ mạnh với H₂O₂ 3%), oxidase dương tính (tạo phức indophenol màu tím sẫm), có khả năng di động làm đục môi trường thạch mềm. Sản phẩm PCR khuếch đại gen 16S rRNA đạt kích thước 1500 bp. Kết quả giải trình tự và tra cứu BLAST cho độ tương đồng 99,42% với loài Bacillus amyloliquefaciens DSM7 (= ATCC 23350). Chủng được định danh và đặt tên là Bacillus amyloliquefaciens DV20208.

  2. Khảo sát điều kiện sinh trưởng của chủng DV20208:

    • Tỷ lệ cấp giống: Mật độ tế bào đạt cao nhất tại tỷ lệ 5% (11,71 Log CFU/ml sau 24 giờ). Ở tỷ lệ 1% và 3%, mật độ đạt 11,11 và 11,23 Log CFU/ml do pha lag kéo dài; ở tỷ lệ 9%, mật độ giảm còn 11,32 Log CFU/ml do cạn kiệt cơ chất sớm.
    • Giá trị pH: Chủng sinh trưởng được trong dải pH rộng từ 2 đến 9, tối ưu tại pH = 7 với mật độ tế bào 11,76 Log CFU/ml (tại pH = 5 đạt 11,20; pH = 6 đạt 11,47; pH = 8 đạt 11,68; pH = 9 đạt 11,51 Log CFU/ml).
    • Nhiệt độ: Mật độ tế bào đạt cực đại tại 35°C (12,05 Log CFU/ml) và 30°C (11,98 Log CFU/ml), sai khác không có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$). Nhiệt độ 25°C đạt 11,48 Log CFU/ml; ở 45°C sinh trưởng bị ức chế rõ rệt.
    • Nồng độ muối NaCl: Chủng có tính ưa muối và chịu mặn cao, sống sót ở nồng độ NaCl từ 1% đến 9%, sinh trưởng tốt nhất ở nồng độ 3% NaCl với mật độ 12,06 Log CFU/ml.
    • Đường cong sinh trưởng: Pha log kéo dài từ giờ thứ 12 đến giờ thứ 24, mật độ đạt đỉnh 12,20 Log CFU/ml tại 24 giờ, bước vào pha suy vong sau 30 giờ. Thời điểm thích hợp nhất để thu sinh khối phục vụ xử lý là 18 giờ nuôi cấy (mật độ đạt 12,09 Log CFU/ml).

  3. Khảo sát hoạt tính sinh học của chủng DV20208:

    • Khả năng sinh enzyme ngoại bào: Tạo vòng phân giải rõ rệt trên cả 4 loại cơ chất thử nghiệm. Hoạt tính protease cao nhất với đường kính vòng phân giải 3,19 ± 0,14 cm; tiếp theo là amylase đạt 2,88 ± 0,08 cm; chitinase đạt 1,80 ± 0,08 cm; cellulase đạt 1,24 ± 0,12 cm.
    • Khả năng đối kháng vi sinh vật gây hại: Tạo vòng ức chế sinh trưởng đối với cả 3 chủng vi khuẩn kiểm định: $\Delta D$ đối kháng Bacillus cereus đạt 1,42 ± 0,2 cm; Escherichia coli đạt 1,30 ± 0,2 cm; Ralstonia solanacearum đạt 1,08 ± 0,4 cm.

  4. Kết quả thử nghiệm xử lý bùn thải tôm:

    • Diễn biến nhiệt độ: Khối ủ có bổ sung chế phẩm vi sinh tăng nhiệt nhanh từ ngày thứ 5 và đạt đỉnh ở ngày thứ 10. CT2 đạt nhiệt độ cao nhất 48,5°C; CT3 và CT4 đạt 46,5°C; trong khi công thức đối chứng CT1 không vượt quá 39,0°C. Nhiệt độ trên 45°C được duy trì đến ngày thứ 15 ở CT2 và CT4, đáp ứng yêu cầu tiêu diệt mầm bệnh.
    • Diễn biến độ ẩm và thể tích: Độ ẩm ban đầu trung bình của các khối ủ là 74,05%, giảm dần qua 20 ngày ủ (CT1 còn 71,3%; CT2 giảm mạnh nhất còn 63,0%; CT3 còn 65,0%; CT4 còn 64,6%). Thể tích khối ủ sụt giảm rõ rệt sau 20 ngày: CT2 có độ sụt giảm thể tích cao nhất (thể tích còn lại 63,2%, tức giảm 36,8%), vượt trội so với CT1 (còn lại 86,3%, chỉ giảm 13,7%).
    • Chuyển biến cảm quan: Khối ủ CT2, CT3, CT4 chuyển từ màu đen, mùi hôi thối nồng sang màu nâu sẫm, tơi xốp, có mùi đất tự nhiên; xuất hiện khuẩn lạc trắng của Bacillus từ ngày thứ 15. Mẫu đối chứng CT1 vẫn giữ màu đen và mùi hôi thối.
    • Chỉ tiêu vi sinh sau 20 ngày ủ: Mật độ vi sinh vật tổng số ở CT2 đạt 5,2 × 10⁶ CFU/g (đạt tiêu chuẩn phân bón hữu cơ vi sinh > 10⁶ CFU/g theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP). Vi khuẩn Salmonella hoàn toàn không phát hiện trong 25 g mẫu ở các công thức CT2, CT3, CT4 (CT1 vẫn còn 3,1 CFU). Vi khuẩn E. coli ở các công thức có bổ sung chế phẩm đều giảm về dưới ngưỡng cho phép (< 1,1 × 10³ CFU/g), đáp ứng tiêu chuẩn 10TCN 526:2002 và TCVN 7185:2002.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp được các kết quả thực nghiệm định lượng chính sau:

Thông số theo dõi CT1 (Đối chứng - 100% Bùn) CT2 (70% Bùn + 15% Mùn cưa + 15% Gỗ keo) CT3 (70% Bùn + 30% Gỗ keo) CT4 (70% Bùn + 30% Mùn cưa)
Nhiệt độ cao nhất (°C - Ngày 10) 39,0 48,5 46,5 46,5
Nhiệt độ ngày 15 (°C) 37,0 47,0 43,5 46,5
Độ ẩm sau 20 ngày (%) 71,3 63,0 65,0 64,6
Tỷ lệ thể tích còn lại (%) 86,3 63,2 73,7 73,7
Mật độ VSV tổng số (CFU/g) 7,67 × 10⁵ 5,20 × 10⁶ 3,60 × 10⁵ 4,09 × 10⁵
Mật độ Salmonella / 25g mẫu 3,1 CFU Không phát hiện Không phát hiện Không phát hiện
Mật độ E. coli Vượt ngưỡng Đạt chuẩn (< 1,1 × 10³ CFU/g) Đạt chuẩn Đạt chuẩn
Trạng thái cảm quan ngày 20 Màu đen, hôi thối Màu nâu, mùi đất, hoai mục Màu nâu, mùi đất Màu nâu, mùi đất

Về mặt giải pháp và kiến nghị ứng dụng, tác giả đề xuất:

  • Lựa chọn công thức phối trộn CT2 (70% bùn thải chế biến tôm + 15% mùn cưa sau trồng nấm + 15% gỗ keo lá tràm sau trồng nấm) có bổ sung chế phẩm vi khuẩn Bacillus amyloliquefaciens DV20208 để xử lý bùn thải quy mô bán công nghiệp và công nghiệp.
  • Thu sinh khối vi khuẩn ở thời điểm 18 giờ nuôi cấy trong điều kiện pH = 7, nhiệt độ 35°C, tỷ lệ tiếp giống 5% để đạt hiệu quả kinh tế và mật độ tế bào tối ưu.
  • Cần có công đoạn hong khô hoặc phơi nắng nhẹ/sấy hạ độ ẩm của khối phân sau khi kết thúc chu kỳ ủ 20 ngày để đưa độ ẩm từ ~63% về ngưỡng tiêu chuẩn thương phẩm (<30% theo quy định tại Nghị định 108/2017/NĐ-CP).

Đóng góp của đề tài thể hiện ở việc phân lập và định danh thành công chủng vi khuẩn bản địa Bacillus amyloliquefaciens DV20208 từ chính nguồn bùn thải tôm tại Đà Nẵng, sở hữu đồng thời hoạt tính phân giải mạnh 4 loại cơ chất hữu cơ (đặc biệt là protease và chitinase đặc trưng cho phế phẩm tôm) và hoạt tính đối kháng vi sinh vật gây bệnh đường ruột và gây bệnh thực vật. Khóa luận cung cấp quy trình công nghệ kết hợp tái sử dụng bã thải trồng nấm để xử lý triệt để bùn thải tôm thành phân bón hữu cơ vi sinh, giải quyết bài toán môi trường cho các khu công nghiệp thủy sản.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản:

  • Hạn chế: Thử nghiệm xử lý bùn thải mới được thực hiện ở quy mô mô hình thùng xốp trong phòng thí nghiệm (kích thước 48 × 35 × 30 cm) trong thời gian 20 ngày; độ ẩm của sản phẩm sau ủ ở các công thức vẫn còn ở mức cao (63% - 65%), chưa đạt ngưỡng quy định đối với phân bón thương phẩm (<30%); nghiên cứu chưa phân tích định lượng đầy đủ các chỉ tiêu dinh dưỡng đa lượng sau ủ ($N, P, K$ hữu hiệu), trung - vi lượng ($Ca, Mg$) và tồn dư kim loại nặng trong sản phẩm phân compost cuối cùng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quy mô thử nghiệm lên đống ủ lớn (quy mô pilot hoặc mô hình xưởng vài mét khối); khảo sát ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh thu được trên các loại cây trồng thực tế; nghiên cứu bổ sung quy trình sấy khô/phơi khô hạ ẩm; hoàn thiện các phân tích lý - hóa chuyên sâu về hàm lượng dưỡng chất sau ủ để đăng ký chất lượng phân bón.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ sinh học, Khoa học môi trường, Kỹ thuật môi trường và Nông nghiệp sinh thái:

  • Phần phân lập, định danh và khảo sát hoạt tính: Cung cấp quy trình chi tiết về kỹ thuật sinh học phân tử định danh Bacillus bằng gen 16S rRNA, phương pháp khảo sát enzyme ngoại bào và thử nghiệm đối kháng vi sinh vật bằng kỹ thuật khuếch tán thạch.
  • Phần công nghệ ủ compost: Cung cấp thông số vận hành thực nghiệm chuẩn xác về tỷ lệ phối trộn C/N giữa bùn thải giàu đạm và phụ phẩm nông nghiệp giàu carbon (bã nấm), diễn biến động học nhiệt độ, độ ẩm và kiểm soát vi sinh vật gây bệnh (Salmonella, E. coli) trong quá trình xử lý chất thải hữu cơ.

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng vi khuẩn phân lập được định danh chính xác là loài nào và có mức độ tương đồng di truyền bao nhiêu?
Chủng vi khuẩn phân lập từ bùn thải nhà máy chế biến tôm được định danh là Bacillus amyloliquefaciens (đặt tên là Bacillus amyloliquefaciens DV20208) dựa trên kết quả giải trình tự gen 16S rRNA với kích thước 1500 bp và độ tương đồng 99,42% so với chủng chuẩn Bacillus amyloliquefaciens DSM7 (= ATCC 23350) trên hệ thống BLAST - NCBI.

2. Điều kiện nuôi cấy tối ưu để nhân nhanh sinh khối chủng B. amyloliquefaciens DV20208 là gì?
Chủng sinh trưởng tối ưu trong môi trường LB lỏng ở nhiệt độ 30 - 35°C (mật độ đạt 12,05 Log CFU/ml tại 35°C), pH = 7 (mật độ đạt 11,76 Log CFU/ml), tỷ lệ cấp giống ban đầu 5%, nuôi cấy lắc 150 vòng/phút. Thời điểm thu sinh khối thích hợp nhất là sau 18 giờ nuôi cấy (cuối pha log, mật độ đạt 12,09 Log CFU/ml).

3. Khả năng sinh enzyme ngoại bào của chủng DV20208 thể hiện mạnh nhất ở enzyme nào?
Chủng DV20208 có khả năng sinh cả 4 loại enzyme ngoại bào thử nghiệm, trong đó mạnh nhất là protease với đường kính vòng phân giải đạt 3,19 ± 0,14 cm; tiếp đến là amylase (2,88 ± 0,08 cm), chitinase (1,80 ± 0,08 cm) và cellulase (1,24 ± 0,12 cm).

4. Công thức phối trộn nào cho hiệu quả xử lý bùn thải tốt nhất và số liệu chứng minh cụ thể?
Công thức CT2 (70% bùn thải + 15% mùn cưa + 15% gỗ keo lá tràm sau trồng nấm có bổ sung chế phẩm vi khuẩn) cho hiệu quả cao nhất: nhiệt độ đống ủ đạt đỉnh 48,5°C vào ngày thứ 10 và giữ trên 45°C đến ngày 15; độ sụt giảm thể tích cao nhất đạt 36,8% (thể tích còn 63,2%); mật độ vi sinh vật tổng số đạt 5,2 × 10⁶ CFU/g; hoàn toàn không phát hiện Salmonella trong 25 g mẫu; mật độ E. coli giảm xuống dưới ngưỡng cho phép; phân chuyển màu nâu, có mùi đất và hết mùi hôi thối.

5. Tại sao cần phối trộn bùn thải tôm với bã thải nấm trước khi tiến hành ủ?
Bùn thải tôm nguyên chất có độ nén dẽ cao, độ xốp thấp và tỷ lệ C/N ban đầu thấp (25,6/1), khi ủ dễ bị yếm khí và làm chuyển hóa đạm dư thừa thành khí NH₃ gây mùi khai và thất thoát dinh dưỡng. Việc bổ sung bã thải nấm (có C/N = 53,1/1) giúp nâng và cân bằng tỷ lệ C/N của khối ủ về mức tối ưu (25/1 - 30/1), đồng thời tăng độ thông khí, tạo điều kiện cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động sinh nhiệt và phân giải nhanh chất hữu cơ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Châu Giang đã giải quyết thành công mục tiêu tuyển chọn, định danh và ứng dụng chủng vi khuẩn bản địa Bacillus amyloliquefaciens DV20208 trong xử lý bùn thải của nhà máy chế biến tôm. Chủng vi khuẩn sở hữu các đặc tính sinh học quý với khả năng sinh enzyme ngoại bào phân giải mạnh protein, tinh bột, chitin, cellulose và ức chế các chủng vi sinh vật gây hại. Thử nghiệm phối trộn bùn thải với bã nấm theo tỷ lệ 70:15:15 có bổ sung sinh khối vi khuẩn đã xử lý triệt để mùi hôi, tiêu diệt mầm bệnh Salmonella, E. coli và chuyển hóa bùn thải thành nguồn phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn chất lượng.