Nghiên cứu tạo chất hoạt hoá bề mặt sinh học từ vi sinh vật biển nhằm ứng dụng trong các ngành công nghiệp và xử lý môi trường

Hiện nay, ô nhiễm môi trường biển, đặc biệt là ô nhiễm biển do dầu mỏ là vấn đề lớn được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm dầu ven biển như do quá trình khai thác dầu trên biển, sự rò rỉ dầu từ các phương tiện lưu thông trên biển, từ dầu thải của các công trình trên biển, từ hoạt động của các nhà máy đóng tàu ven biển, hay từ các sự cố đâm va tàu trên biển

Để bảo vệ và làm sạch môi trường, người ta đã nghiên cứu và áp dụng thành công nhiều phương pháp, trong đó phương pháp dùng các chất hoạt hoá bề mặt sinh học (CHHBMSH) do các vi sinh vật tạo ra để tăng cường khả năng phân huỷ các hydrocacbon của dầu mỏ đang được đánh giá cao bởi các đặc tính ưu việt của nó như: xử lí triệt để, an toàn cho môi trường và giá thành thấp.

Các CHHBMSH đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, khai thác mỏ, thuộc da, thu hồi dầu, công nghệ hoá học, mỹ phẩm, dược phẩm , thực phẩm, y học với đặc tính là nhân tố làm ướt, tạo bọt, hoạt động bề mặt, nhũ tương hoá. Ưu điểm của các CHHBM là có cấu trúc lưỡng cực, dễ dàng tạo ra từ các nguồn  nguyên liệu rẻ tiền và những phế thải của công nghiệp chế biến, có thể hoạt động được ngay trong các điều kiện khắc nghiệt trong các giếng khoan khai thác dầu khí (nhiệt độ cao, áp suất lớn, nồng độ NaCl cao) , nên chúng được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp dầu khí. Với những đặc tính ưu việt đó, CHHBMSH được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới, nhưng ở nước ta đây còn là lĩnh vực khá mới mẻ, và gần đây mới công bố một số công trình. Các nhà khoa học Phòng Vi sinh vật dầu mỏ, Viện Công nghệ sinh học đã nghiên cứu về sinh tổng hợp CHHBMSH từ vi khuẩn và nấm men biển ở Việt Nam, nhằm ứng dụng trong công nghiệp và xử lý môi trường, và đã đạt được một số kết quả rất khả quan.

Từ các mẫu nước biển lấy tại các toạ độ khác nhau của biển đảo Cát Bà, Đồ Sơn, Nghi Sơn, Huế, Vũng Tàu, Bình Thuận, Bến Tre trên môi trường Hansen và GP có bổ sung 5% glycerol, môi trường Gost bổ sung 1 % diesel, đã phân lập và lựa chọn được 14 chủng nấm men và 28 chủng vi khuẩn có khả năng tạo CHHBMSH.

Hình thái khuẩn lạc và tế bào một số chủng vi khuẩn nghiên cứu

Phân loại các chủng tạo CHHBMSH bằng phương pháp sinh học phân tử và kit chuẩn sinh hoá

Do đặc tính và thành phần hoá học của CHHBMSH được các vi sinh vật sinh ra là khác nhau, nên việc phân loại các chủng nghiên cứu rất quan trọng trong việc xác định cấu trúc, loại CHHBMSH mà chủng tạo ra. Vì thế, các nhà khoa học Viện Công nghệ sinh học đã xác định vị trí phân loại các chủng nghiên cứu bằng các KIT chuẩn sinh hoá (API 20NE, API 20C AUX, API 50 CHB, API 50 CHL, API Rapid E) và phân tích trình tự gen 16S r RNA (vi khuẩn) và 26S rRNA (nấm men). Kết quả phân tích cho thấy Các vi khuẩn và nấm men tạo CHHBM từ biển Việt Nam rất đa dạng, một số loài đã được phát hiện có khả năng tạo CHHBM cao như Rhodococcus ruber, Acinetobacter calcoaceticus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus megatherium, Candida tropicalis, Rhodotorula glutinis, một số loài chưa từng được công bố có khả năng tạo CHHBMSH như Hortaea wernecki và Janibacter marinus, Ochrobactrum cytisis.

Hình thái khuẩn lạc và tế bào một số chủng nấm men nghiên cứu

Tối ưu hoá môi trường tạo CHHBMSH của các chủng có hoạt tính cao
Các chủng vi khuẩn và nấm men có khả năng tạo CHHBMSH tiếp tục được nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất sinh tổng hợp CHHBMSH bằng tối ưu hóa môi trường nuôi cấy theo phương pháp toán học kế hoạch hóa thực nghiệm và gây đột biến bằng UV kết hợp đột biến bằng hóa chất.

Các số liệu thu được cho thấy, hiệu suất sinh tổng hợp CHHBMSH  của các chủng nghiên cứu đạt từ 13,0 g/l- 35,5 g/l., có 28 chủng sinh tổng hợp CHHBMSH từ 15-35 g/l ; cao nhất là vi khuẩn TD2 (35,1 g/l) và nấm men CB5a (35,5 g/l). Chỉ số nhũ hóa dầu đạt từ 70-100%, hoạt tính nhũ hóa dầu của 2 chủng đại diện (QN15&4C3) .

Khả năng tạo CHHBMSH của một số chủng nghiên cứu

Hiệu suất sinh tổng hợp CHHBMSH và hoạt tính nhũ hóa dầu của chủng Rhodococcus ruber TD2 phân lập ở Việt Nam khá cao so với chủng Rhodococcus erythropolis của Pal (2009).

Khả năng ứng dụng của CHHBMSH trong xử lý ô nhiễm dầu

Một số chủng có khả năng tạo CHHBMSH được nuôi trên môi trường với 5% dầu thô làm nguồn cacbon duy nhất, sau 7 ngày nuôi cấy chủng 6C1 & 6C3 có khả năng phân huỷ dầu tới 82% và 78% hàm lượng dầu tổng số so với đối chứng.  Kết quả phân tích hàm lượng dầu tổng số minh chứng các chủng vi khuẩn biển có tiềm năng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường do dầu mỏ gây ra. Mặt khác các chủng vi khuẩn tạo CHHBMSH còn có khả năng kích thích các VSV phân huỷ dầu sẵn có trong cát biển sinh trưởng và tăng cường quá trình phân huỷ dầu, CHHBMSH tạo ra từ chủng H24 đã minh chứng cho điều đó, khi được bổ sung một lượng nhỏ CHHBM từ chủng H24 chỉ sau 5 ngày nuôi lắc ở 180 v/ph các vi sinh vật trong mẫu cát biển Đồ Sơn  TN1 & TN2 đã phân huỷ 67% & 37% hàm lượng dầu DO tổng số so với  mẫu đối chứng. Hai thí nghiệm nêu trên gợi mở khả năng ứng dụng các vi sinh vật biển và CHHBM do chúng tạo thành trong xử lý ô nhiễm môi trường do dầu thô và dầu DO gây ra.

Nguồn tin: Viện Công nghệ Sinh học

Thứ 2, ngày 18/02/2013 14h15