Tuyển chọn và định danh một số chủng vi khuẩn có khả năng sinh hydro phân lập từ phân gia súc tại Việt Nam

Trong bài viết này, bốn chủng vi khuẩn bản địa có khả năng sinh hydro đã được nghiên cứu. Cả bốn chủng vi khuẩn sinh hydro đều được phân lập từ phân gia súc tại Việt Nam, tế bào của chúng đều có dạng hình que với độ dài khác nhau, chủng Bo 4.1 có tiên mao, các chủng đều là vi khuẩn Gram (+) ngoại trừ chủng Tr2.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tuyển chọn và định danh một số chủng vi khuẩn có khả năng sinh hydro phân lập từ phân gia súc tại Việt NamTẠP CHÍ SINH HỌC 2013, 35(3se): 79-87TUYỂN CHỌN VÀ ĐỊNH DANH MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨNCÓ KHẢ NĂNG SINH HYDRO PHÂN LẬP TỪ PHÂN GIA SÚC TẠI VIỆT NAMNguyễn Thị Thu Huyền1,2*, Nguyễn Thị Yên1, Vương Thị Nga1,Ðặng Thị Yến1, Nguyễn Thị Trang1, Lại Thúy Hiền11Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt NamTrường Ðại học Tôn Ðức Thắng, tp. Hồ Chí Minh, *huyen308@gmail.com2TÓM TẮT: Hydro sinh học được coi là nguồn năng lượng sạch, bền vững và đầy hứa hẹn cho tương lainhờ tính hiệu quả và thân thiện với môi trường. Có nhiều phương pháp để sản xuất hydro sinh học, trongsố đó hầu hết là dựa vào vi khuẩn. Trong các quá trình sản xuất hydro sinh học, quá trình lên men sản xuấthydro nhờ vi khuẩn hóa tự dưỡng kỵ khí hoặc vi hiếu khí là một phương pháp triển vọng để sản xuấthydro biền vững. Trong bài báo này, bốn chủng vi khuẩn bản địa có khả năng sinh hydro đã được nghiêncứu. Cả bốn chủng vi khuẩn sinh hydro đều được phân lập từ phân gia súc tại Việt Nam, tế bào của chúngđều có dạng hình que với độ dài khác nhau, chủng Bo 4.1 có tiên mao, các chủng đều là vi khuẩn Gram(+) ngoại trừ chủng Tr2. Trong số các chủng Gram (+), chỉ có chủng Be DA không có khả năng tạo bàotử, trong khi đó hai chủng còn lại Bo 4.1 và Trau DAt đều tạo bào tử. Kết hợp đặc điểm hình thái và phântích trình tự gen 16S rRNA, chủng vi khuẩn kỵ khí ưa ấm Bo 4.1 thuộc loài Clostridium beijerinckii vớiđộ tương đồng 99,9%; chủng vi khuẩn kị khí ưa nhiệt Trau DAt thuộc loài Thermoanaerobacteriumaciditolerans độ tương đồng 99,3%. Hai chủng vi hiếu khí, ưa ấm còn lại Be DA và Tr2 được xác địnhthuộc chi Clostridium dựa trên đặc điểm hình thái, kít chuẩn API và phân tích trình tự gen 16S rRNA.Từ khóa: Clostridium, Thermoanaerobacterium, hydrogen sinh học, phân gia súc, vi khuẩn sinh hydro.MỞ ĐẦUTrên thế giới, để giải quyết các vấn đề khókhăn về nguồn nhiên liệu cạn kiệt cũng như tráiđất nóng lên mà một phần nguyên nhân là doquá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, các nhàkhoa học đã và đang tập trung nghiên cứu tìmnguồn năng lượng mới, sạch và bền vững. Mộttrong những hướng khả thi nhất là hydro sinhhọc với các ưu điểm như không cần sử dụng đếnnguồn nguyên liệu hóa thạch, ít đòi hỏi nănglượng, đảm bảo thân thiện với môi trường, tiếnhành đơn giản, chi phí đầu tư thấp, hiệu quả sảnxuất ổn định và hiệu quả kinh tế cao hơn [9].Đặc biệt, sản xuất hydro theo phương pháp lênmen tối nhờ nhóm vi khuẩn dị dưỡng còn có thểtận dụng được nguồn phế thải hữu cơ làmnguyên liệu cho sản xuất và giảm được chi phícho sản xuất [1, 12]. Quá trình lên men tối sinhhydro được thực hiện bởi rất nhiều loài vi khuẩnkhác nhau cả về đặc điểm sinh lý cũng như phânloại học. Các vi khuẩn có khả năng lên men sinhhydro có thể là vi khuẩn ưa ấm, ưa nhiệt, thậmchí siêu ưa nhiệt [14, 20, 22]. Quá trình lên mensinh hydro chủ yếu diễn ra trong điều kiện kỵkhí, tuy nhiên chúng cũng vẫn có thể lên mensinh hydro trong điều kiệu vi hiếu khí. Có nhiềunhóm nghiên cứu phân lập thành công vi khuẩnsinh hydro từ các phế thải nông nghiệp và côngnghiệp [5, 15, 17]. Trong nghiên cứu này, chúngtôi tiến hành phân lập và định danh bốn chủngvi khuẩn bản địa có khả năng sinh hydro từnguồn phân gia súc tại Việt Nam nhằm địnhhướng ứng dụng chúng trong quá trình lên mentối sản xuất hydro sinh học.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUVật liệu và môi trường nuôi cấyCác mẫu phân gia súc được lấy từ ĐôngAnh và Chương Mỹ, Hà Nội và Tân Yên, BắcGiang.Môi trường nuôi cấy, phân lập các chủng vikhuẩn có khả năng sinh hydro là môi trườngNMV [7]. Đối với môi trường thạch, môitrường NMV được bổ sung 15 g agar trong 1 litmôi trường.Phương phápLàm giàu vi khuẩn sinh hydro bằng nuôi cấytích lũy trên môi trường dịch NMVCác mẫu được nuôi cấy trong môi trườngdịch chọn lọc NMV cho nhóm vi khuẩn lên men79Nguyen Thi Thu Huyen et al.sinh hydro trong 4 điều kiện khác nhau: vi hiếukhí, ưa ấm (30oC); vi hiếu khí, ưa nhiệt (55oC);kỵ khí, ưa ấm (30oC); kỵ khí, ưa nhiệt (55oC).Sau 2-5 ngày nuôi cấy trong tủ ổn nhiệt, mẫunào thấy có dấu hiệu có vi khuẩn sinh trưởng(làm đục môi trường) và tạo khí (xác định bằngphương pháp thế chỗ nước) thì được tiếp tụclàm giàu bằng cách cấy hoạt hóa (10-20%giống). Cứ tiếp tục như vậy cho đến khi mẫunào có vi khuẩn sinh trưởng tốt thì tiến hànhphân lập vi khuẩn có khả năng sinh hydro.Phân lập vi khuẩn sinh hydro bằng cách nuôicấy trên môi trường thạch NMVCác mẫu chứa vi khuẩn có khả năng sinhhydro được pha loãng theo cơ số 10 trong dungdịch muối sinh lý 0,9% NaCl đã khử trùng. Hút0,1 ml mỗi ống nghiệm chứa dịch vi khuẩn cónồng độ pha loãng khác nhau vào các đĩa Petrikhác nhau rồi đổ 20 ml môi trường thạch NMVlên mỗi đĩa để phân lập vi khuẩn vi hiếu khíhoặc các ống nghiệm (dung tích 10 ml) khácnhau rồi đổ đầy 10 ml môi trường thạch NMVvào mỗi ống để phân lập vi khuẩn kỵ khí ...