Nguyễn Khởi Nghĩa *

* Tác giả liên hệ (nknghia@ctu.edu.vn)

Abstract

The main objective of this study was to evaluate the efficacy of spent coffee grounds as carrier material to immobilize propoxur degrading bacteria strain, Paracoccus sp. P23-7 on degradation of propoxur in soil collected from shallot cultivation soil in Vinh Chau, Soc Trang province. Wood biochar and spent coffee grounds were used as two carrier materials to compare their function on immobilization and degradation capacity of propoxur in soil. Cow manure, azolla, milled eggshell and domestic charcoal were materials used to amend into the soil. Soil bacterial and fungal numbers and remained concentration of propoxur in soil were determined at day 0, 1, 3, 5, 7 and 11 of the experiment. The results showed that degradation of propoxur in soil by Paracoccus sp. P23-7 was more effective when this bacterial strain was immobilized in spent coffee grounds than in wooden biochar. The treatment amended with 1% milled eggshells (w/w) or 1% biomixture including cow manure, azolla, milled eggshell and domestic charcoal had higher propoxur degradation than other treatments. The results allowed us to conclude that spent coffee grounds could be reutilized as carrier material to immobilize Paracoccus sp. P23-7 strain to enhance the degradation of propoxur in soil and degradation result would be even much better if the soil was amended with either 1% milled eggshells or 1% biomixture. These materials can be used as soil amender or soil conditioner to accelerate the efficacy of bioremediation technology in cleaning up the contaminated soil.
Keywords: Biodegradation, carrier materials, Paracoccus sp. P23-7, propoxur, spent coffee grounds

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu quả của bã cà phê làm chất mang thay thế biochar cố định vi khuẩn Paracoccus sp. P23-7 giúp gia tăng tốc độ phân hủy propoxur trong đất trồng hành tím ở Vĩnh Châu, Sóc Trăng. Biochar và bã cà phê (BCP) là chất mang trong thí nghiệm. Phân bò, bèo hoa dâu, vỏ trứng và xỉ than tổ ong là vật liệu bổ sung vào đất. Mật số vi khuẩn, nấm và nồng độ propoxur trong đất ở các thời điểm 0, 1, 3, 5, 7, và 11 ngày được thu thập. Kết quả cho thấy dòng vi khuẩn Paracoccus sp. P23-7 cố định trong bã cà phê cho hiệu quả cao hơn so với biochar trong phân hủy propoxur trong đất. Ngoài ra, nghiệm thức bón vỏ trứng (1%) hoặc hỗn hợp phân bò, bèo hoa dâu, vỏ trứng và xỉ than (1%) giúp gia tăng hiệu quả và tốc độ phân hủy propoxur bởi dòng Paracoccus sp. P23-7 cố định trong bã cà phê so với các nghiệm thức khác. Tóm lại, bã cà phê có thể sử dụng để cố định vi khuẩn Paracocus sp. P23-7, giúp gia tăng tốc độ phân hủy propoxur trong đất và kết hợp bón vỏ trứng (1%) hoặc hỗn hợp hữu cơ gồm phân bò, bèo hoa dâu, vỏ trứng và xỉ than (1%) là một trong những biện pháp tác động nhằm gia tăng tốc độ phân hủy propoxur trong đất.
Từ khóa: Bã cà phê, chất mang, phân hủy sinh học, propoxur, vi khuẩn Paracoccus sp. P23-7

Article Details

Tài liệu tham khảo

Akhtar, N., Iqbal, J., Iqbal, M., 2003. Microalgal-luffa sponge immobilized disc: A new efficient biosorbent for the removal of Ni (II) from aqueous solution. Lett. Appl. Microbiol., 37(2): 149–153.

Bayat, Z., Hassanshahian, M., Cappello, S., 2015. Immobilization of microbes for bioremediation of crude oil polluted environments: A mini review. Open Microbiol. J., 9: 48–54.

Chatterjee, C., Lefcovitch, A., 2010. Gulf of Mexico oil disaster: Some legal issues. Amicus Curiae, 84: 17–24.

Đỗ Hoàng Sang, Đỗ Thị Xuân, Dương Minh Viễn, Võ Thị Gương, Nguyễn Khởi Nghĩa, 2014. Phân lập và định danh một số dòng vi khuẩn bản địa phân hủy chuyên biệt hoạt chất propoxur từ nền đất bảo quản hành tím tại thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 34(A): 92-99.

Grundmann, S., Fuß, R., Schmid, M., Laschinger, M., Ruth, B., Schulin, R., Munch, J.C., Schroll, R., 2007. Application of microbial hot spots enhances pesticide degradation in soils. Chemosphere, 68(3): 511–517.

Guzik, U., Hupert-Kocurek, K., Krysiak, M., Wojciesznska, D., 2014a. Degradation potential of protocatechuate 3,4-dioxygenase from crude extract of Stenotrophomonas maltophilia strain KB2 immobilized in calcium alginate hydrogels and on glyoxyl agarose. Hindawi Publishing Corporation BioMed Research International, 2014: 1–8.

Guzik, U., Hupert-Kocurek, K., Marchlewicz, A., Wojcieszyńska, D., 2014b. Enhancement of biodegradation potential of catechol 1, 2-dioxygenase through its immobilization in calcium alginate gel. Electron J. Biotechnol., 17(2): 83–88.

Guzik, U., Hupert-Kocurek, K., Wojcieszynska, D., 2014c. Immobilization as a strategy for improving enzyme properties—Application to oxidoreductases. Molecules, 19(7): 8995–9018.

Herrera, Y., Okoh, A.I., Alvarez, L., Robledo, N., Trejo-Hernández, M.R., 2008. Biodegradation of 2,4-dichlorophenol by a Bacillus consortium. World J. Microbiol. Biotechnol., 24(1): 55–60.

Kaczorek, E., Sałek, K., Guzik. U., Jesionowski, T., Cybulski, Z., 2013. Biodegradation of alkyl derivatives of aromatic hydrocarbons and cell surface properties of a strain of Pseudomonas stutzeri. Chemosphere, 90(2): 471–478.

Kourkoutas, Y., Bekatorou, A., Banat, I.M., Marchant, R., Koutinas, A.A., 2004. Immobilization technologies and support materials suitable in alcohol beverages production: A review. Food Microbiol., 21(4): 377–397.

Lade, H., Kadam. A., Paul. D., Govindwar. S., 2015. Biodegradation and detoxification of textile azo dyes by bacterial consortium under sequential microaerophilic/aerobic processes. EXCLI J, 14: 158–174.

Liu, Z., Yang, C., Qiao, C., 2007. Biodegradation of p-nitrophenol and 4-chlorophenol by Stenotrophomonas sp. FEMS Microbiol. Lett., 277(2): 150–156.

Mesnage, R., Defarge, N., Spiroux de Vendômois, J., Seralini, G.E., 2014. Major pesticides are more toxic to human cells than their declared active principles. Hindawi Publishing Corporation BioMed Research International, 2014: 1–8.

Moreno-Medina, D.A., Sánchez-Salinas, E., Ortiz-Hernández, M.L., 2014. Removal of methyl parathion and coumaphos pesticides by a bacterial consortium immobilized in Luffa cylindrica. Rev Int Contam Ambiental, 30(1): 51–63.

Nguyễn Khởi Nghĩa, Đỗ Hoàng Sang, Nguyễn Thị Kiều Oanh, Nguyễn Thị Tố Quyên, Lâm Tử Lăng, Dương Minh Viễn, 2015a. Hiệu quả phân hủy sinh học hoạt chất propoxur trong đất bởi dòng vi khuẩn phân lập Paracoccus sp. P23-7 cố định trong biochar. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 40(B): 91-99.

Nguyễn Khởi Nghĩa, Đỗ Hoàng Sang, Nguyễn Thị Kiều Oanh, Lâm Tử Lăng, Dương Minh Viễn, 2015b. Gia tăng tốc độ phân hủy sinh học hoạt chất propoxur trong môi trường nuôi cấy lỏng bằng vi khuẩn Paracoccus sp. P23-7 cố định trong biochar. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 39(B): 44-51.

Nguyễn Khởi Nghĩa, Nguyễn Vũ Bằng, Đỗ Hoàng Sang, Lâm Tử Lăng, 2015c. Hiệu quả của việc bón hỗn hợp bã cà phê và vỏ trứng lên năng suất đậu bắp (Abelmoschus esculentus MOENCH) và dinh dưỡng đất trong điều kiện nhà lưới. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 39(B): 75-84.

Pleasant, B., 2000. Make biochar-This ancient technique will improve our soils, accessed on 15 April 2017. Available from http://www.motherearthnews.com/Organic-Gardening/Make-Biochar-To-Improve-Your-Soil.aspx.

Roberts, J.R., Karr, C, J., 2012. Pesticide exposure in children. Pediatrics, 130(6): 1757–1763.

Wang, F., Dörfler, U., Schmid, M., Fischer, D., Kinzel, L., Scherb, H., Munch, J.C., Jiang, X., Schroll, R., 2010. Homogeneous inoculation vs. microbial hot spots of isolated strain and microbial community: What is the most promising approach in remediating 1,2,4-TCB contaminated soils?. J. of Soil Biol. and Biochem., 42(2): 331–336.

Wasilkowski, D., Mrozik. A., Piotrowska-Seget, Z., Krzyżak, J., Pogrzeba, M., Płaza, G., 2014. Changes in enzyme activities and microbial community structure in heavy metalcontaminated soil under in situ aided phytostabilization. Clean Soil Air Water; 42(11): 1618–1625.

Wojcieszynska, D., Gren, I., Guzik, U., 2008. New pathway of dichlorophenols degradation by Pseudomonas sp. strain US1 in aerobic conditions. Ecol. Chem. Eng. A, 15(7): 703–710.

Wojcieszynska, D., Hupert-Kocurek, K., Guzik, U., 2013. Factors affecting activity of catechol 2,3-dioxygenase from 2-chlorophenol-degrading Stenotrophomonas maltophilia strain KB2. Biocatal Biotransform, 31(3): 141–147.

Wojcieszynska, D., Hupert-Kocurek, K., Jankowska. A., Guzik, U., 2012. Properties of catechol 2,3-dioxygenase from crude extract of Stenotrophomonas maltophilia strain KB2 immobilized in calcium alginate hydrogels. Biochem. Eng. J., 66: 1–7.