Nghiên Cứu Vi Khuẩn Rhodobacter sp. Xử Lý Chất Hữu Cơ

Nghiên Cứu Tuyển Chọn Vi Khuẩn Rhodobacter sp. Có Khả Năng Xử Lý Chất Hữu Cơ

• Tác giả: Võ Diệu Huệ Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Thị Mỹ
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vi Khuẩn Rhodobacter sp. Xử Lý Chất Hữu Cơ
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Ý nghĩa khoa học
• 1.4. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.5. Nội dung nghiên cứu
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Khái quát về chủng vi khuẩn tía quang hợp Rhodobacter sp.
• 2.1.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp
• 2.1.2. Lịch sử phát hiện và phân loại VKTQH Rhodobacter sp.
• 2.1.3. Phân loại
• 2.1.4. Đặc điểm về sinh thái học
• 2.1.5. Đặc điểm hình thái, sinh lí, sinh hóa
• 2.1.6. Một số đặc điểm của vi khuẩn tía
• 2.1.7. Quá trình quang hợp
• 2.1.8. Khả năng sử dụng các hợp chất khử của lƣu huỳnh
• 2.2. Ứng dụng của VKTQH
• 2.3. Một số nghiên cứu về chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. trong nƣớc và thế giới
• 2.3.1. Một số nghiên cứu trong nƣớc
• 2.3.2. Một số nghiên cứu trên thế giới
• 3. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
• 3.2.2. Phương pháp thu mẫu
• 3.2.3. Phương pháp phân lập các chủng VKTQH
• 3.2.4. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái tế bào, đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng phân lập
• 3.2.5. Phương pháp xác định các đặc điểm sinh hóa
• 3.2.6. Phương pháp định danh các chủng vi khuẩn bằng kỹ thuật sinh học phân tử
• 3.2.7. Xây dựng cây phát sinh loài
• 3.2.8. Phương pháp khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của chủng vi khuẩn định danh được
• 3.2.9. Phương pháp xây dựng đường cong sinh trưởng của chủng VKTQH định danh được
• 3.2.10. Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ của chủng VKTQH định danh được
• 3.2.11. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 4.1. Phân lập vi khuẩn Rhodobacter sp. từ mẫu nước thải ao nuôi tôm
• 4.2. Nghiên cứu các đặc điểm sinh lý, sinh hóa của các chủng vi khuẩn phân lập được
• 4.3. Định danh chủng vi khuẩn RH02 bằng kỹ thuật sinh học phân tử
• 4.3.1. Tách chiết và khuếch đại gen
• 4.3.2. Phân tích gel sản phẩm PCR
• 4.3.3. Giải trình tự đoạn gen 16S – rRNA và định danh loài
• 4.3.4. Cây phát sinh loài
• 4.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Rhodobacter capsulatus
• 4.4.1. Ảnh hưởng của pH
• 4.4.2. Ảnh hưởng của độ mặn
• 4.5. Khảo sát đường cong sinh trưởng của chủng vi khuẩn R.
• 4.6. Đánh giá hiệu quả khả năng xử lý chất hữu cơ của chủng vi khuẩn R.
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Rhodobacter sp

Nghiên cứu về Rhodobacter sp. và khả năng xử lý chất hữu cơ đang thu hút sự quan tâm lớn, đặc biệt trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Đại học Đà Nẵng là một trong những đơn vị tiên phong trong lĩnh vực này, tập trung vào việc khai thác tiềm năng của vi khuẩn quang hợp để giải quyết các vấn đề môi trường. Nghiên cứu này không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị ứng dụng thực tiễn cao, góp phần vào việc phát triển các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả và bền vững. Việc tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hoạt động, điều kiện sinh trưởng, và khả năng phân hủy các chất ô nhiễm của Rhodobacter sp. sẽ mở ra những hướng đi mới trong công nghệ sinh học môi trường. Mục tiêu là xây dựng và tối ưu hóa quy trình ứng dụng vi khuẩn này trong thực tế, góp phần bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường.

1.1. Giới Thiệu Tổng Quan về Vi Khuẩn Rhodobacter sp.

Vi khuẩn Rhodobacter sp. là một chi vi khuẩn quang hợp thuộc nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh. Chúng có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ CO2 và các hợp chất khác, quá trình này không tạo ra oxy, giúp vi khuẩn tồn tại trong môi trường kỵ khí hoặc thiếu oxy. Vi khuẩn Rhodobacter có cấu trúc tế bào Gram âm, có hình dạng đa dạng, từ hình cầu đến hình que. Đặc biệt, chúng chứa sắc tố bacteriochlorophyll và carotenoid, tạo nên màu sắc đặc trưng từ hồng đến đỏ tía. Rhodobacter sp. có khả năng phân hủy chất hữu cơ phức tạp, biến chúng thành các chất đơn giản hơn, ít gây ô nhiễm hơn. Điều này làm cho chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng trong xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Nghiên cứu về Rhodobacter sp. không chỉ giới hạn trong lĩnh vực môi trường mà còn mở rộng sang các ứng dụng khác như nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Xử Lý Chất Hữu Cơ

Ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm do chất thải hữu cơ, là một vấn đề cấp bách trên toàn cầu. Chất hữu cơ dư thừa trong nước thải có thể gây ra nhiều hệ lụy, bao gồm suy giảm oxy hòa tan, làm chết các sinh vật thủy sinh, và tạo ra mùi hôi khó chịu. Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống thường tốn kém và không thân thiện với môi trường. Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter mang lại một giải pháp xử lý sinh học hiệu quả và bền vững. Vi khuẩn quang hợp Rhodobacter có khả năng phân hủy chất hữu cơ một cách tự nhiên, giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng và tiết kiệm năng lượng. Việc ứng dụng công nghệ sinh học này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế, tạo ra các sản phẩm sinh học có giá trị từ chất thải. Các nghiên cứu về hiệu quả xử lý chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng ứng dụng của Rhodobacter sp..

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Giải Pháp Rhodobacter sp

Ngành nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam, đặc biệt là tại khu vực Đà Nẵng và các tỉnh lân cận, đang đối mặt với nhiều thách thức về ô nhiễm môi trường. Lượng chất thải hữu cơ từ các ao nuôi tôm, cá thải ra môi trường ngày càng lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không đáp ứng được yêu cầu về hiệu quả và chi phí. Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. tại Đại học Đà Nẵng đang hướng đến việc tìm ra các chủng vi khuẩn bản địa có khả năng xử lý chất hữu cơ một cách hiệu quả và bền vững. Giải pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra các sản phẩm có giá trị từ chất thải, góp phần vào sự phát triển kinh tế tuần hoàn.

2.1. Thực Trạng Ô Nhiễm Nước Thải Nuôi Trồng Thủy Sản ở Đà Nẵng

Khu vực Đà Nẵng và các vùng lân cận có nhiều ao nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm. Quá trình nuôi tôm thải ra một lượng lớn nước thải chứa chất hữu cơ, nitrogen, phosphorus và các hóa chất khác. Nước thải này nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ra ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng nước, làm suy giảm đa dạng sinh học và gây hại cho sức khỏe con người. Theo báo cáo của Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản, phần lớn lượng chất thải từ các ao nuôi không được xử lý triệt để, mà thải trực tiếp ra môi trường. Điều này dẫn đến tình trạng phú dưỡng hóa, bùng phát tảo độc và các vấn đề khác. Nghiên cứu về các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả là vô cùng cần thiết để bảo vệ môi trường và phát triển ngành nuôi trồng thủy sản bền vững.

2.2. Nghiên Cứu Ứng Dụng Rhodobacter Giải Pháp Tiềm Năng

Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. tại Đại học Đà Nẵng đang tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn bản địa có khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước thải nuôi trồng thủy sản. Rhodobacter sp. có khả năng phân hủy chất hữu cơ, giảm COD, BOD, nitrogen và phosphorus, giúp cải thiện chất lượng nước. Các nghiên cứu cũng tập trung vào việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy, tăng cường sinh khối Rhodobacter và nâng cao hiệu quả xử lý. Ngoài ra, sinh khối Rhodobacter còn có thể được sử dụng làm thức ăn bổ sung cho vật nuôi, tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Việc ứng dụng công nghệ sinh học này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế cho người nuôi trồng thủy sản.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Rhodobacter sp

Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. và khả năng xử lý chất hữu cơ tại Đại học Đà Nẵng sử dụng một quy trình bài bản, kết hợp giữa các phương pháp truyền thống và hiện đại. Quá trình bắt đầu từ việc thu thập mẫu nước thải từ các ao nuôi tôm, sau đó tiến hành phân lập và định danh các chủng vi khuẩn Rhodobacter bản địa. Các chủng vi khuẩn được tuyển chọn dựa trên khả năng sinh trưởng nhanh và khả năng phân hủy chất hữu cơ mạnh. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Rhodobacter cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Cuối cùng, hiệu quả xử lý chất hữu cơ của các chủng vi khuẩn được đánh giá thông qua các thí nghiệm kiểm soát, đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả.

3.1. Phân Lập và Định Danh Các Chủng Vi Khuẩn Rhodobacter sp.

Quá trình phân lập vi khuẩn Rhodobacter sp. bắt đầu bằng việc thu thập mẫu nước thải từ các ao nuôi tôm tại khu vực Đà Nẵng. Mẫu được pha loãng và cấy trên môi trường chọn lọc DSMZ-27 để tạo điều kiện cho vi khuẩn quang hợp phát triển. Các khuẩn lạc có màu sắc đặc trưng của Rhodobacter (hồng, đỏ tía) được chọn lọc và cấy chuyển nhiều lần để thu được các chủng thuần khiết. Quá trình định danh được thực hiện bằng phương pháp sinh học phân tử, sử dụng kỹ thuật PCR để khuếch đại gen 16S rRNA. Trình tự gen 16S rRNA được giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu gen để xác định loài. Việc xây dựng cây phát sinh loài giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các chủng Rhodobacter phân lập được và các chủng đã được biết đến.

3.2. Đánh Giá Khả Năng Xử Lý Chất Hữu Cơ và Tối Ưu Hóa

Khả năng xử lý chất hữu cơ của các chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. được đánh giá thông qua các thí nghiệm kiểm soát trong phòng thí nghiệm. Các chủng vi khuẩn được nuôi cấy trong môi trường chứa chất hữu cơ với nồng độ khác nhau. Hiệu quả xử lý được đánh giá bằng cách đo sự thay đổi của các chỉ số như COD, BOD, nitrogen và phosphorus theo thời gian. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý như pH, nhiệt độ, độ mặn và ánh sáng cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Kết quả nghiên cứu giúp xác định các điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Rhodobacter, cũng như tối ưu hóa hiệu quả phân hủy chất hữu cơ. Nghiên cứu này còn khảo sát các cơ chế phân hủy chất hữu cơ của vi khuẩn, bao gồm việc xác định các enzyme tham gia vào quá trình phân hủy.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Hiệu Quả Xử Lý Chất Hữu Cơ

Nghiên cứu tại Đại học Đà Nẵng đã đạt được những kết quả đáng khích lệ trong việc ứng dụng vi khuẩn Rhodobacter sp. để xử lý chất hữu cơ. Các chủng vi khuẩn bản địa được phân lập và định danh có khả năng sinh trưởng tốt và phân hủy chất hữu cơ hiệu quả. Kết quả thí nghiệm cho thấy, các chủng vi khuẩn Rhodobacter có thể giảm đáng kể COD và BOD trong nước thải, góp phần cải thiện chất lượng nước. Nghiên cứu cũng đã xác định được các điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Rhodobacter, cũng như tối ưu hóa hiệu quả phân hủy chất hữu cơ. Các kết quả này mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi vi khuẩn Rhodobacter trong xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.

4.1. Phân Tích Hiệu Quả Giảm COD BOD trong Nước Thải

Các thí nghiệm xử lý nước thải bằng vi khuẩn Rhodobacter sp. cho thấy hiệu quả giảm COD và BOD đáng kể. Sau một thời gian nuôi cấy nhất định, nồng độ COD và BOD trong nước thải giảm từ 70% đến 90%, tùy thuộc vào chủng vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy. Điều này chứng tỏ vi khuẩn Rhodobacter có khả năng phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn, ít gây ô nhiễm hơn. Kết quả phân tích cũng cho thấy, vi khuẩn Rhodobacter có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm khác như nitrogen và phosphorus, giúp cải thiện chất lượng nước toàn diện. Nghiên cứu này còn đánh giá tác động của vi khuẩn Rhodobacter đến hệ sinh thái nước, xác định rằng vi khuẩn không gây hại cho các sinh vật khác.

4.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Nuôi Cấy cho Rhodobacter sp.

Nghiên cứu đã xác định được các điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Rhodobacter sp., bao gồm pH, nhiệt độ, độ mặn và ánh sáng. Vi khuẩn Rhodobacter sinh trưởng tốt nhất trong môi trường pH trung tính (khoảng 7.0), nhiệt độ từ 30 đến 35 độ C, và độ mặn từ 20 đến 30 phần nghìn. Ánh sáng là yếu tố quan trọng cho quá trình quang hợp, tuy nhiên, cường độ ánh sáng quá cao có thể gây ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Nghiên cứu đã tìm ra cường độ ánh sáng tối ưu cho từng chủng vi khuẩn Rhodobacter. Ngoài ra, các yếu tố dinh dưỡng như nguồn carbon và nitrogen cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Việc tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy giúp tăng cường sinh khối Rhodobacter và nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Tiềm Năng Phát Triển Rhodobacter

Kết quả nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. tại Đại học Đà Nẵng mở ra nhiều cơ hội ứng dụng thực tế trong lĩnh vực xử lý nước thải và bảo vệ môi trường. Vi khuẩn Rhodobacter có thể được sử dụng để xử lý nước thải từ các ao nuôi tôm, nhà máy chế biến thủy sản, và các nguồn thải khác. Việc ứng dụng công nghệ sinh học này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế, tạo ra các sản phẩm có giá trị từ chất thải. Trong tương lai, nghiên cứu về Rhodobacter có thể được mở rộng sang các lĩnh vực khác như nông nghiệp, năng lượng sinh học, và y học.

5.1. Ứng Dụng Rhodobacter trong Xử Lý Nước Thải Ao Nuôi Tôm

Nước thải từ các ao nuôi tôm chứa một lượng lớn chất hữu cơ, nitrogen và phosphorus, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vi khuẩn Rhodobacter sp. có khả năng phân hủy chất hữu cơ, giảm COD, BOD, nitrogen và phosphorus, giúp cải thiện chất lượng nước. Vi khuẩn quang hợp Rhodobacter có thể được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các hệ thống tự nhiên, vi khuẩn Rhodobacter được thả vào ao nuôi hoặc hồ chứa nước thải. Trong các hệ thống nhân tạo, vi khuẩn Rhodobacter được nuôi cấy trong các bể phản ứng sinh học. Việc ứng dụng Rhodobacter trong xử lý nước thải ao nuôi tôm là một giải pháp hiệu quả và bền vững.

5.2. Tiềm Năng Ứng Dụng trong Nông Nghiệp và Năng Lượng Sinh Học

Ngoài ứng dụng trong xử lý nước thải, vi khuẩn Rhodobacter sp. còn có nhiều tiềm năng ứng dụng khác trong nông nghiệp và năng lượng sinh học. Vi khuẩn Rhodobacter có khả năng cố định nitrogen từ không khí, cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây trồng. Sinh khối Rhodobacter có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ hoặc thức ăn bổ sung cho vật nuôi. Hơn nữa, vi khuẩn Rhodobacter có thể sản xuất hydrogen, một nguồn năng lượng sạch và bền vững. Các nghiên cứu về ứng dụng Rhodobacter trong nông nghiệp và năng lượng sinh học đang được tiến hành, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Rhodobacter

Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. tại Đại học Đà Nẵng đã chứng minh tiềm năng to lớn của vi khuẩn này trong việc xử lý chất hữu cơ và bảo vệ môi trường. Các chủng vi khuẩn Rhodobacter bản địa được phân lập và định danh có khả năng sinh trưởng tốt và phân hủy chất hữu cơ hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi vi khuẩn Rhodobacter trong xử lý nước thải, nông nghiệp và năng lượng sinh học. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của vi khuẩn Rhodobacter, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và phát triển các ứng dụng thực tế. Cần có sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính quyền địa phương để đưa công nghệ sinh học này vào cuộc sống, góp phần xây dựng một môi trường xanh, sạch, đẹp.

6.1. Đánh Giá Tổng Quan và Hạn Chế Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về vi khuẩn Rhodobacter sp. tại Đại học Đà Nẵng đã đạt được nhiều thành công, tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục. Nghiên cứu mới chỉ tập trung vào một số chủng vi khuẩn Rhodobacter bản địa, cần mở rộng phạm vi nghiên cứu để tìm kiếm các chủng vi khuẩn có khả năng xử lý chất hữu cơ mạnh hơn. Nghiên cứu cũng chưa đánh giá đầy đủ tác động của vi khuẩn Rhodobacter đến hệ sinh thái nước, cần thực hiện các thí nghiệm thực địa để đánh giá rủi ro và lợi ích của việc ứng dụng vi khuẩn này trong thực tế. Hơn nữa, cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân hủy chất hữu cơ của vi khuẩn Rhodobacter, để có thể tối ưu hóa quá trình xử lý.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Mới và Phát Triển Bền Vững

Trong tương lai, cần tập trung vào các hướng nghiên cứu mới về vi khuẩn Rhodobacter sp., bao gồm: Nghiên cứu về kỹ thuật di truyền để tạo ra các chủng vi khuẩn Rhodobacter có khả năng xử lý chất hữu cơ vượt trội. Nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn Rhodobacter trong xử lý nước thải công nghiệp, vốn chứa nhiều chất độc hại. Nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn Rhodobacter trong sản xuất năng lượng sinh học, như hydrogen và bioplastic. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính quyền địa phương để đưa các kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tế, góp phần vào sự phát triển bền vững của đất nước.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành nuôi tôm tại Việt Nam đã có bước tăng trưởng vượt bậc trong hơn một thập kỷ qua. Theo số liệu của Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP), tính đến năm 2019, diện tích nuôi tôm sú và tôm thẻ chân trắng của cả nước đã vượt 600.000 ha, đóng góp 40–45% tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản hàng năm, tương đương giá trị 3,5–4 tỷ USD. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của các vùng nuôi thâm canh mật độ cao, cùng tình trạng thiếu quy hoạch và sử dụng nhiều hóa chất, đã gây áp lực lớn lên môi trường tiếp nhận.

Các khảo sát thực tế cho thấy có tới 48,0–87,3% lượng nitơ (N) và 75,0–94,0% lượng phospho (P) đưa vào ao nuôi qua thức ăn không được tôm hấp thụ để chuyển hóa thành sinh khối, mà bị thải thẳng ra môi trường qua việc thay nước, xả thải khi thu hoạch và lắng đọng trong bùn đáy. Tính trung bình, để sản xuất mỗi tấn tôm thương phẩm, môi trường phải tiếp nhận khoảng 16,8–157,2 kg N và 2,3–45,9 kg P. Sự tích tụ hợp chất hữu cơ dư thừa kích thích vi sinh vật kỵ khí phát triển, làm suy giảm oxy hòa tan và mất cân bằng hệ sinh thái thủy vực.

Để xử lý nguồn nước thải này, phương pháp sinh học sử dụng vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh (VKTQH) thuộc chi Rhodobacter được đánh giá là giải pháp có tính khả thi cao. Nhóm vi khuẩn này có khả năng quang dưỡng không sản sinh oxy, chuyển hóa linh hoạt các hợp chất hữu cơ và oxy hóa các hợp chất khử của lưu huỳnh trong điều kiện kỵ khí lẫn hiếu khí. Mặc dù vậy, các nghiên cứu khai thác nguồn giống vi sinh vật bản địa tại khu vực miền Trung còn hạn chế. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Võ Diệu Huệ Nghĩa tập trung giải quyết vấn đề này với các mục tiêu và nội dung cụ thể sau:

1. Mục tiêu nghiên cứu: Tuyển chọn được các chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. bản địa có khả năng sinh trưởng nhanh và hoạt tính xử lý các chất hữu cơ mạnh từ nguồn nước thải ao nuôi tôm.
2. Nội dung/Nhiệm vụ nghiên cứu:
   • Phân lập các chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. từ mẫu nước thải ao nuôi tôm tại thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam.
   • Khảo sát đặc điểm hình thái, đặc tính sinh lý, sinh hóa và tuyển chọn chủng vi khuẩn tiềm năng.
   • Định danh chủng vi khuẩn tuyển chọn đến cấp độ loài bằng kỹ thuật sinh học phân tử (khuếch đại gen 16S rRNA) và xây dựng cây phát sinh loài.
   • Khảo sát đường cong sinh trưởng, các yếu tố ảnh hưởng (pH, độ mặn, ánh sáng) và đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ (thông qua chỉ số COD) của chủng vi khuẩn đã định danh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
   • Đối tượng nghiên cứu: Các chủng VKTQH không lưu huỳnh thuộc chi Rhodobacter sp. phân lập từ nước thải ao nuôi tôm.
   • Phạm vi không gian: Thu mẫu ngoài thực địa tại thôn Trường Định (xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng) và thôn Hiệp Hưng/Hiệp Hải (xã Bình Hải/Bình Hưng, huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam). Các thực nghiệm được thực hiện tại hệ thống Phòng thí nghiệm Công nghệ Vi sinh, Sinh học Đại cương, Sinh học Tế bào và Công nghệ Môi trường thuộc Khoa Sinh – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng.
   • Thời gian hoàn thành: Tháng 5 năm 2021.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và đặc điểm đối tượng

Khóa luận dựa trên lý thuyết phân loại học và sinh lý học vi sinh vật của Bergey (1989, 2001). Vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh thuộc lớp Alphaproteobacteria, là các vi khuẩn Gram âm, đơn bào, có sắc tố quang hợp chính là bacteriochlorophyll a hoặc b cùng các nhóm carotenoid (spirilloxanthin, spheroidene, lycopene). Điểm đặc thù trong cơ chế quang dưỡng của Rhodobacter là quang hợp dị dưỡng hoặc tự dưỡng không thải oxy ($O_2$), sử dụng các chất hữu cơ đơn giản hoặc hợp chất khử của lưu huỳnh ($H_2S$, $S_2O_3^{2-}$) làm chất cho điện tử. Về mặt trao đổi chất:

• Đồng hóa hợp chất 1-C (formate, methanol, CO) nhờ enzyme formate-dehydrogenase và chu trình Calvin (vai trò của enzyme RubisCO).
• Đồng hóa hợp chất 2-C (acetate) qua chu trình glyoxylate với enzyme chìa khóa isocitrate lyase (ICL).
• Chuyển hóa hợp chất 3-C (pyruvate) thông qua các hệ enzyme pyruvate dehydrogenase, pyruvate carboxylase (PC) và pyruvate kinase (PK).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Tác giả đã triển khai hệ thống phương pháp thực nghiệm vi sinh và sinh học phân tử bao gồm:

• Phương pháp thu mẫu và làm giàu: Thu mẫu nước thải theo tiêu chuẩn TCVN 8880:2011, chứa trong bình vô trùng 500 ml, bảo quản ở 4°C và xử lý trong vòng 24 giờ. Làm giàu VKTQH trong bình thủy tinh 100 ml bằng môi trường DSMZ-27 lỏng (tỷ lệ mẫu:môi trường là 1:1), ủ dưới ánh sáng tự nhiên ở nhiệt độ 28–30°C, pH 6,8–7,0.
• Phương pháp phân lập và thuần khiết giống: Lấy sinh khối từ các vạch màu đỏ tía bám trên thành bình, cấy ria trên đĩa thạch DSMZ-27, ủ sáng từ 3–5 ngày để thu khuẩn lạc đơn. Giữ giống thuần trên ống thạch nghiêng ở 10°C (cấy truyền định kỳ hàng tháng) hoặc bảo quản trong dung dịch glycerol 40% ở nhiệt độ âm sâu.
• Phương pháp quan sát hình thái và thử nghiệm sinh hóa: Nhuộm Gram quan sát dưới kính hiển vi quang học ở vật kính dầu 100x; thử nghiệm lên men đường (glucose, fructose, maltose) trên môi trường chứa phenol red 0,1% ở 37°C trong 24–48 giờ; thử nghiệm enzyme catalase với dung dịch $H_2O_2$ 3%; thử nghiệm phân giải urea trên môi trường lỏng Urea Christensen; thử nghiệm sử dụng citrate trên môi trường thạch nghiêng Simmons Citrate.
• Phương pháp sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số; khuếch đại đoạn gen 16S rRNA bằng kỹ thuật PCR với cặp mồi phổ biến 27F (5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’) và 1492R (5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’); kiểm tra sản phẩm PCR bằng điện di gel agarose; giải trình tự nucleotide tại Công ty Apical Scientific Sequencing (Malaysia). Phân tích độ tương đồng bằng công cụ BLAST trên cơ sở dữ liệu NCBI; gióng hàng trình tự bằng phần mềm MUSCLE; xác định mô hình thay thế nucleotide tối ưu theo chuẩn BIC (Bayesian Information Criterion) bằng Modeltest; xây dựng cây phát sinh loài theo phương pháp Maximum Likelihood (ML) với mô hình GTR+G+I và phân tích bootstrap 1000 lần lặp trên phần mềm MEGA X.
• Phương pháp khảo sát sinh lý và động thái sinh trưởng: Khảo sát ảnh hưởng của dải pH (từ 4,0 đến 9,0) và dải độ mặn (0‰, 10‰, 15‰, 20‰, 25‰, 30‰, 35‰ NaCl) trong hai điều kiện chiếu sáng và che tối. Đo mật độ quang $OD_{660nm}$ bằng máy quang phổ Jasco V750 định kỳ 12 giờ/lần; xây dựng tương quan giữa $OD_{660nm}$ và log(CFU/ml); tính tốc độ sinh trưởng ($\mu$) theo công thức $\mu = \frac{\ln X_t - \ln X_0}{t - t_0}$.
• Phương pháp đánh giá khả năng xử lý chất hữu cơ: Nuôi cấy chủng tuyển chọn trong 30 bình tam giác thể tích 300 ml chứa môi trường nước thải giả định bổ sung glucose ở các mức nồng độ carbon: 10, 50, 100, 200, 400 mg C/L, thiết lập ở pH 7, độ mặn 25‰, cường độ chiếu sáng 3000 lux trong 7 ngày. Lô đối chứng không bổ sung vi khuẩn. Đo hàm lượng COD hàng ngày theo phương pháp chuẩn độ permanganate (TCVN/QCVN).
• Phương pháp xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm được lặp lại 3 lần; dữ liệu được xử lý thống kê trên phần mềm Microsoft Excel và RStudio.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các cơ sở lý luận và tổng hợp tài liệu nghiên cứu về vi khuẩn tía quang hợp chi Rhodobacter:

• Trình bày lịch sử phát hiện từ năm 1907 (Molisch) và các bước chuyển dịch trong phân loại học từ hệ thống Bergey (1989, 2001) đến phân loại dựa trên trình tự gen 16S rRNA.
• Phân tích sâu về đặc tính sinh thái, cấu trúc màng quang hợp, hệ sắc tố bacteriochlorophyll $a/b$, cơ chế quang hợp anoxygenic, chu trình chuyển hóa lưu huỳnh tự nhiên và các con đường đồng hóa hợp chất hữu cơ (1-C, 2-C, 3-C).
• Tổng thuật các tiềm năng ứng dụng: sản xuất protein đơn bào (hàm lượng protein chiếm 60–70% khối lượng khô, giàu acid amin thiết yếu), sinh tổng hợp Coenzyme Q10, sản xuất phytohormone (auxin, IAA, ABA, cytokinin) và xử lý ô nhiễm môi trường nước.
• Điểm luận các công trình nghiên cứu trong nước (nhóm tác giả Đỗ Thị Liên, Đoàn Thị Bắc) và quốc tế (Kobayashi, Okimasu, EI Madukasi, Wen Luo, Xiaoping Zhang, Stefania Costa, Sayadi & Nourzadeh) về hiệu quả xử lý COD, nitơ, sulfide và kim loại nặng trong nước thải chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả toàn bộ quy trình thực nghiệm được chuẩn hóa:

• Cung cấp tọa độ và địa điểm thu mẫu thực tế tại Đà Nẵng và Quảng Nam; chi tiết hóa quy trình làm giàu trên môi trường DSMZ-27 lỏng.
• Trình bày chi tiết các bước định danh hình thái, quy trình 4 phản ứng sinh hóa chuẩn (lên men đường, catalase, urea, citrate).
• Thiết lập chu trình nhiệt PCR: biến tính ban đầu 95°C (5 phút); 30 chu kỳ gồm biến tính 95°C (30 giây), gắn mồi 55°C (30 giây), kéo dài 72°C (1,5 phút); kéo dài kết thúc 72°C (10 phút).
• Quy định các thông số khảo sát ảnh hưởng của pH (dãy 4,0–9,0), độ mặn (dãy 0–35‰), phương trình hồi quy tương quan giữa OD và mật độ tế bào, cùng thiết kế thí nghiệm đánh giá hiệu suất giảm COD qua 7 ngày nuôi cấy.

Chương 3: Kết quả và biện luận

Tác giả trình bày và thảo luận các kết quả thực nghiệm thu được:

• Kết quả phân lập: Thu nhận được 4 chủng VKTQH ký hiệu từ RH01 đến RH04 từ các mẫu nước thải. Khuẩn lạc có dạng tròn, bề mặt lồi hoặc phẳng, đường kính từ 1,9 đến 3,3 µm (trung bình 2,7 µm), màu sắc đặc trưng từ hồng đậm, hồng nhạt đến nâu vàng.
• Đặc tính hình thái và sinh hóa: Cả 4 chủng đều là trực khuẩn/cầu khuẩn Gram âm. Chủng RH02 có tế bào hình cầu xếp chuỗi, cho phản ứng dương tính với cả 3 loại đường (glucose, fructose, maltose) và citrate; phản ứng âm tính với catalase và urea. Đối chiếu với khóa phân loại Bergey, chủng RH02 mang các đặc trưng điển hình của chi Rhodobacter.

Ký hiệu chủng	Vị trí thu mẫu	Màu sắc khuẩn lạc	Hình thái tế bào	Gram	Glucose	Fructose	Maltose	Catalase	Urea	Citrate
RH01	Hòa Vang, Đà Nẵng	Hồng đậm	Hình trứng	(-)	(-)	(-)	(-)	(+)	(-)	(-)
RH02	Thăng Bình, Quảng Nam	Hồng nhạt	Cầu, tạo chuỗi	(-)	(+)	(+)	(+)	(-)	(-)	(+)
RH03	Thăng Bình, Quảng Nam	Hồng nhạt	Hình trứng	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)	(+)	(-)
RH04	Thăng Bình, Quảng Nam	Nâu vàng	Hình trứng	(-)	(-)	(-)	(-)	(+)	(+)	(+)

• Kết quả định danh sinh học phân tử chủng RH02: Sản phẩm PCR có kích thước khoảng 1500 bp. Kết quả giải trình tự đoạn gen 16S rRNA và đối chiếu BLAST cho thấy chủng RH02 có độ tương đồng 97,70% với loài Rhodobacter capsulatus. Cây phát sinh loài Maximum Likelihood khẳng định RH02 thuộc nhánh của Rhodobacter capsulatus với độ tương đồng 99% (tương đồng cao với các mã số đăng ký GenBank KF054927 và DQ001154).
• Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chủng RH02 (R. capsulatus):
  • Ảnh hưởng của pH: Vi khuẩn sinh trưởng tốt trong dải pH 6,0–7,5 ở cả điều kiện chiếu sáng và che tối; pH < 5,0 ức chế sinh trưởng mạnh. Điều kiện chiếu sáng cho tốc độ sinh trưởng vượt trội, đạt cực đại tại pH = 7,0 với tốc độ sinh trưởng $\mu = 0,08$ (mật độ $15 \times 10^8$ CFU/ml), so với điều kiện tối đạt $\mu = 0,05$ (mật độ $12 \times 10^8$ CFU/ml). Mức pH = 7,0 được chọn làm điều kiện chuẩn.
  • Ảnh hưởng của độ mặn: Chủng có khả năng chịu mặn tới 35‰, sinh trưởng tối ưu tại độ mặn 25‰. Dưới ánh sáng, tốc độ sinh trưởng tại độ mặn tối ưu cao gấp khoảng 9 lần so với điều kiện che tối.
• Động thái sinh trưởng: Chủng RH02 có pha tiềm phát (lag phase) kéo dài khoảng 36 giờ; pha lũy thừa (log phase) diễn ra mạnh từ 24–36 giờ đến 72 giờ; đạt mật độ cực đại tại thời điểm 72 giờ nuôi cấy ($\mu = 0,04$, mật độ $15 \times 10^8$ CFU/ml). Thời điểm thu nhận sinh khối tối ưu được xác định trong khoảng 48–60 giờ.
• Hiệu quả xử lý chất hữu cơ (COD): Trong môi trường nước thải giả định có chiếu sáng 3000 lux, chủng RH02 phát triển mạnh ở các nồng độ carbon 50, 100, 200 và 400 mg C/L, đạt mật độ tế bào cực đại $\sim 15 \times 10^8$ CFU/ml sau 4 ngày nuôi cấy. Sau 7 ngày, hiệu suất loại bỏ COD của vi khuẩn đạt mức cao từ 80% đến 85% ở dải nồng độ carbon 50–400 mg C/L; ở nồng độ thấp 10 mg C/L, hiệu suất xử lý đạt 45% (vượt trội so với nghiệm thức đối chứng không bổ sung vi khuẩn chỉ giảm 16,10%).

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

Khóa luận đã định lượng rõ các chỉ số sinh học và hiệu suất công nghệ của chủng tuyển chọn:

Thông số nghiên cứu	Giá trị thực nghiệm ghi nhận
Số lượng chủng phân lập	04 chủng (RH01, RH02, RH03, RH04)
Chủng tuyển chọn	Chủng RH02 (Rhodobacter capsulatus)
Độ tương đồng gen 16S rRNA	97,70% (BLAST NCBI) / 99% trên cây phát sinh loài ML
Kích thước sản phẩm PCR gen 16S	~1500 bp
pH tối ưu cho sinh trưởng	pH = 7,0 (thích hợp trong dải pH 6,0–7,5)
Độ mặn tối ưu cho sinh trưởng	25‰ (khoảng thích nghi 0–35‰)
Thời gian đạt mật độ tế bào cực đại	72 giờ nuôi cấy ($15 \times 10^8$ CFU/ml)
Thời điểm thu nhận sinh khối tối ưu	48 – 60 giờ
Hiệu suất xử lý COD sau 7 ngày	80 – 85% (ở dải nồng độ 50, 100, 200, 400 mg C/L)

Đóng góp khoa học và thực tiễn

• Ý nghĩa khoa học: Cung cấp dẫn liệu thực nghiệm về nguồn vi sinh vật quang dưỡng bản địa tại khu vực duyên hải miền Trung (Đà Nẵng, Quảng Nam); làm sáng tỏ đặc tính sinh lý, khả năng chịu mặn và động học phân hủy chất hữu cơ của chủng vi khuẩn Rhodobacter capsulatus bản địa.
• Ý nghĩa thực tiễn: Xác lập bộ thông số công nghệ nuôi cấy tối ưu (môi trường DSMZ-27, nhiệt độ 28–30°C, pH = 7, độ mặn 25‰, thời gian thu sinh khối 48–60 giờ), cung cấp cơ sở cho việc nghiên cứu sản xuất các chế phẩm sinh học xử lý nước thải ao nuôi tôm tại địa phương.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý COD mới thực hiện trên môi trường nước thải giả định bổ sung glucose ở quy mô phòng thí nghiệm; chưa đánh giá đồng thời khả năng chuyển hóa các hợp chất nitơ, phospho và sulfide trên nền nước thải ao nuôi tôm thực tế với đầy đủ các yếu tố dao động sinh thái.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  1. Thử nghiệm tạo chế phẩm sinh học dạng lỏng hoặc chất mang từ sinh khối vi khuẩn Rhodobacter capsulatus RH02 để ứng dụng xử lý nước thải thực tế.
  2. Tiếp tục khảo sát khả năng và cơ chế xử lý hợp chất sulfide ($H_2S$) của chủng Rhodobacter capsulatus RH02.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên cao học, cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ sinh học, Vi sinh vật học, Kỹ thuật Môi trường và Nuôi trồng Thủy sản.
• Nội dung có giá trị tham khảo cao:
  • Quy trình phân lập, làm sạch và thuần dưỡng vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh từ mẫu nước có độ mặn.
  • Phương pháp phân tích sinh học phân tử định danh vi khuẩn bằng cặp mồi 27F/1492R, xử lý dữ liệu di truyền bằng phần mềm MEGA X và xây dựng cây phát sinh loài Maximum Likelihood theo mô hình GTR+G+I.
  • Thiết kế thực nghiệm khảo sát các thông số sinh lý (pH, độ mặn, ánh sáng) và phương pháp xác định COD bằng chuẩn độ permanganate để đánh giá tốc độ xử lý cơ chất hữu cơ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng vi khuẩn RH02 được phân lập từ nguồn mẫu nào và có đặc điểm hình thái ra sao?
Chủng RH02 được phân lập từ mẫu nước thải ao nuôi tôm tại thôn Hiệp Hưng, xã Bình Hải, huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam. Trên môi trường thạch DSMZ-27, khuẩn lạc có dạng tròn, bề mặt lồi, bóng, màu hồng nhạt, đường kính khoảng 3,1 µm. Tế bào vi khuẩn thuộc dạng hình cầu, đứng liên kết tạo thành chuỗi và là vi khuẩn Gram âm.

2. Bằng chứng phân tử nào xác nhận chủng RH02 là loài Rhodobacter capsulatus?
Đoạn gen 16S rRNA của chủng RH02 được khuếch đại bằng cặp mồi 27F/1492R cho sản phẩm PCR kích thước khoảng 1500 bp. Kết quả giải trình tự và phân tích BLAST trên NCBI cho độ tương đồng 97,70% với Rhodobacter capsulatus. Phân tích phát sinh loài trên MEGA X bằng phương pháp Maximum Likelihood cho thấy chủng RH02 cùng nhánh với Rhodobacter capsulatus với độ tương đồng 99% (tương đồng với các mã GenBank KF054927 và DQ001154).

3. Điều kiện nuôi cấy tối ưu cho sự sinh trưởng của chủng Rhodobacter capsulatus RH02 là gì?
Chủng RH02 sinh trưởng tối ưu trên môi trường DSMZ-27 lỏng ở nhiệt độ 28–30°C, pH = 7,0 (hoạt động tốt trong khoảng pH 6,0–7,5), độ mặn 25‰ (có thể thích nghi tới 35‰) dưới điều kiện chiếu sáng. Dưới ánh sáng, tốc độ sinh trưởng của chủng đạt $\mu = 0,08$, cao hơn rõ rệt so với điều kiện che tối ($\mu = 0,05$).

4. Động thái phát triển của chủng vi khuẩn RH02 diễn ra như thế nào qua các pha sinh trưởng?
Chủng vi khuẩn có pha tiềm phát (lag phase) kéo dài khoảng 36 giờ, pha lũy thừa (log phase) phát triển mạnh từ sau 24–36 giờ đến 72 giờ, đạt mật độ tế bào cực đại tại thời điểm 72 giờ ($15 \times 10^8$ CFU/ml, tốc độ tăng trưởng $\mu = 0,04$). Sau 72 giờ vi khuẩn bước vào pha suy vong; thời điểm thích hợp nhất để thu nhận sinh khối phục vụ ứng dụng là từ 48 đến 60 giờ.

5. Hiệu suất phân hủy chất hữu cơ (COD) của chủng vi khuẩn RH02 đạt mức bao nhiêu?
Sau 7 ngày thử nghiệm trên nước thải giả định có chiếu sáng 3000 lux, chủng vi khuẩn đạt hiệu suất xử lý COD từ 80% đến 85% tại các nồng độ carbon thử nghiệm 50, 100, 200 và 400 mg C/L. Ở nồng độ thấp 10 mg C/L, hiệu suất xử lý đạt 45%, trong khi lô đối chứng không có vi khuẩn chỉ giảm tự nhiên 16,10%.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Võ Diệu Huệ Nghĩa đã phân lập và định danh thành công chủng vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh bản địa Rhodobacter capsulatus RH02 từ nước thải ao nuôi tôm tại tỉnh Quảng Nam. Nghiên cứu đã làm sáng tỏ các đặc tính sinh lý, xác định được điều kiện nuôi cấy tối ưu tại pH = 7, độ mặn 25‰ dưới điều kiện chiếu sáng và thời gian thu nhận sinh khối thích hợp sau 48–60 giờ. Với khả năng làm giảm 80–85% hàm lượng COD sau 7 ngày thử nghiệm, chủng R. capsulatus RH02 chứng minh tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong công nghệ chế tạo chế phẩm sinh học xử lý ô nhiễm nước thải ao nuôi trồng thủy sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hơn một thập kỷ qua, ngành tôm Việt Nam đã tiến bộ vƣợt bậc, đƣa Việt Nam vào hàng ngũ các nƣớc xuất khẩu tôm lớn nhất thế giới, đem về nguồn ngoại tệ ngày càng lớn cho đất nƣớc. Theo ƣớc tính của VASEP đến năm 2019 Việt Nam có hơn 600.000 ha nuôi tôm với hai loài tôm sú và tôm trắng. Ngành tôm đóng vai trò quan trọng trong xuất khẩu thủy sản Việt Nam ra thế giới trong suốt 2 thập kỷ qua.

Hàng năm, ngành tôm đóng góp khoảng 40- 45% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản, tƣơng đƣơng 3,5- 4 tỷ USD (Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1, 2013). Bên cạnh với sự phát triển đó thì các trang trại nuôi tôm còn phải đối mặt với nhiều khó khăn do thiếu quy hoạch trong nuôi thâm canh lƣợng thức ăn dƣ thừa và chất hữu cơ thải ra môi trƣờng rất lớn, việc nuôi tôm với mật độ cao, trong quá trình nuôi sử dụng hóa chất để xử lý. Các hợp chất hữu cơ này kích thích sự phát triển của vi sinh vật, gây ô nhiễm ao nuôi, làm mất cân bằng hệ sinh thái (Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản 1, 2013). Các kết quả nghiên cứu cho thấy 48,0 – 87,3% (N) và 75,0 – 94,0% (P) đầu vào trong các ao nuôi tôm không đƣợc hấp thụ tạo sinh khối tôm mà bị thải ra ngoài môi trƣờng thông qua thay nƣớc, xả thải khi thu hoạch, lắng đọng trong bùn đáy ao nuôi.

Nhƣ vậy, để nuôi mỗi tấn tôm sẽ thải khoảng 16,8 –157,2 kg N và 2,3 – 45,9 kg P ra môi trƣờng (Luo et al. Để giải quyết những vấn đề đó các phƣơng pháp vật lý, hóa học và sinh học, đã đƣợc sử dụng để xử lý nƣớc thải từ nuôi tôm, trong đó xử lý sinh học đƣợc coi là phƣơng pháp khả thi nhất để giải quyết những vấn đề đó (Neralla et al. Vi khuẩn tía quang hợp VKTQH Rhodobacter là chủng vi khuẩn có khả năng xử lý các chất hữu cơ tồn dƣ trong nƣớc thải hồ nuôi tôm, chúng có khả năng sinh trƣởng trong điều kiện kỵ khí bằng cách quang hợp nhƣng không thải oxy nhƣ những đối tƣợng quang dƣỡng khác. Khi đƣợc chiếu sáng, rất nhiều loài trong nhóm này có khả năng sinh trƣởng quang tự dƣỡng với CO2 làm nguồn carbon hoặc sinh trƣởng quang dị dƣỡng với các chất hữu cơ làm nguồn carbon.

Nhờ có khả năng đặc biệt về trao đổi carbon, khả năng cố định nitơ phân tử, khả năng sử dụng các hợp chất khử của lƣu huỳnh làm chất cho điện tử trong quang hợp mà chúng là những đối tƣợng đƣợc quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Chúng không những có giá trị trong nghiên cứu cơ bản nhƣ nghiên cứu cơ chế quang hợp, cơ chế cố định nitơ phân tử, cơ chế oxy hóa các hợp chất của lƣu huỳnh… mà chúng còn có giá trị ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt ứng dụng trong xử lý môi trƣờng (Đỗ Thị Liên, 2016). 2 Vì vậy nhằm góp phần khai thác tiềm năng ứng dụng của nguồn tài nguyên vi sinh vật bản địa vốn rất phong phú, có tác dụng giảm thiểu ô nhiễm và xử lý nƣớc thải hồ nuôi tôm đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. bản địa có khả năng xử lý chất hữu cơ” đƣợc thực hiện.

Mục tiêu đề tài Tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn Rhodobacter sp. bản địa có khả năng sinh trƣởng nhanh và hoạt tính xử lý các chất hữu cơ mạnh. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học mới về các chủng VKTQH Rhodobacter bản địa có khả năng xử lý chất hữu cơ trong nƣớc thải ao nuôi tôm.