Nguyễn Thị Phi Oanh , Võ Phát Tài , Nguyễn Ngọc Mẫn , Nguyễn Văn Quí , Châu Tú Uyên , Nguyễn Hoàng Khoa Nguyễn Đắc Khoa *

* Người chịu trách nhiệm về bài viết: Nguyễn Đắc Khoa (email: ndkhoa@ctu.edu.vn)

Abstract

Benzene, toluene and xylene (BTX) are the main components of gasoline and have been extensively used as solvents for industrial activities. Due to their water solubility, BTX are commonly detected pollutants in water. Rhodococcus sp. XL6.2 capable of effectively degrading BTX was isolated from a laboratory wastewater treatment system. The aim of this study was to  select suitable carrier material for the storage of Rhodococcus sp. XL6.2 that can be applied for producing bioformulation to remove BTX in wastewater. Six carrier materials including bagasse, sawdust, rice bran, rice straw, talc powder and coffee grounds were used singly or jointly to form 11 carriers for storing strain XL6.2. Data obtained from plate count and GC-FID analysis indicated that talc powder was able to maintain the viability (>106 CFU/g) and BTX degradability (>92%) of Rhodococcus sp. XL6.2 during 6 months of storage. In comparison to the control treatment, the supplementation of vitamin B12 to bacterial suspension played a role in maintaining higher cell viability in the tested bioformulation.

Keywords: benzene, bioformulation, carrier material, Rhodococcus sp. XL6.2, toluene, xylene

Tóm tắt

Benzene, toluene và xylene (BTX) là thành phần chính của xăng và là dung môi được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Do có khả năng hòa tan trong nước nên BTX cũng được xem là một trong những hợp chất gây ô nhiễm nước phổ biến. Dòng vi khuẩn Rhodococcus sp. XL6.2 được phân lập từ hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm có khả năng phân hủy hiệu quả BTX. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm tìm chất mang phù hợp để tồn trữ vi khuẩn Rhodococcus sp. XL6.2 làm cơ sở cho việc sản xuất chế phẩm sinh học xử lý BTX trong nước thải. Sáu loại vật liệu làm chất mang gồm bã mía, mạt cưa, cám, rơm, bột talc và bã cà phê được sử dụng riêng lẻ hoặc phối trộn để tạo 11 chất mang. Kết quả đếm sống và phân tích sắc ký khí GC-FID cho thấy bột talc duy trì mật số (>106 CFU/g) và khả năng phân hủy BTX của vi khuẩn Rhodococcus sp. XL6.2 (>92%) trong 6 tháng tồn trữ. Vitamin B12 được bổ sung giúp vi khuẩn đạt mật số cao hơn so với nghiệm thức đối chứng.

Từ khóa: benzene, chất mang, chế phẩm sinh học, Rhodococcus sp. XL6.2, toluene, xylene

Article Details

Tài liệu tham khảo

An, Đ. H., Oanh, N. T. P., & Khoa, N. Đ. (2017). Tuyển chọn chất mang để tồn trữ vi khuẩn Bacillus aerophilis đối kháng với vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây bệnh cháy bìa lá lúa. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 52b, 8-15.

Anneser, B., Einsiedl, F., Meckenstock, R. U., Richters, L., Wisotzky F., & Griebler, C. (2008). High resolution monitoring of biogeochemical gradients in a tar oil-contaminated aquifer. Applied Geochemistry, 23(6), 1715-1730. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2008.02.003

Bharathi, R., Vivekananthan, R., Harish, S., Ramanathan, A., & Samiyappan, R. (2004). Rhizobacteria-based bio-formulations for the management of fruit rot infection in chillies. Crop Protection, 23, 835-843. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2004.01.007

Chiển, N. V. (1961). Khoáng vật học. Giáo trình đại học, NXB Giáo Dục Hà Nội, trang 576.

Chilosi, G., Aleandri, M. P., Luccioli, E., Stazi, S. R., Marabottini, R., Morales-Rodríguez, C., Vettraino, A. M., & Vannini, A. (2020). Suppression of soil-borne plant pathogens in growing media amended with espresso spent coffee grounds as a carrier of Trichoderma spp. Scientia Horticulturae, 259, 108666. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108666

Điệp, C. N. (2008). Nghiên cứu sản xuất phân sinh học bón cho đậu nành: chất mang thích hợp cho sự sống sót của vi khuẩn nốt rễ và vi khuẩn Pseudomonas spp. Tạp chí Khoa học, 10, 14-24.

He, J., Holmes, V. F., Lee P. K. H., & Alvarez-Cohen, L. (2007). Influence of vitamin B12 and cocultures on the growth of Dehalococcoides isolates in defined medium. Applied and Environmental Microbiology, 73(9), 2847- 2853. https://doi.org/10.1128/AEM.02574-06

Heijnen, C. E., & van Veen, J. A. (1991). A determination of protective microhabitats for bacteria introduced into soil. FEMS Microbiology Letters, 85(1), 73-80. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1991.tb04699.x

Hoben, H. J., & Somasegaran, P. (1982). Comparison of the pour, spread, and drop plate methods for enumeration of Rhizobium spp. in inoculants made from presterilized peat. Applied and Environmental Microbiology, 44(5), 1246-1247. https://doi.org/10.1128/aem.44.5.1246-1247.1982

JoVE Science Education Database. Microbiology (2022). Growth curves: Generating growth curves using colony forming units and optical density measurements. JoVE, Cambridge, MA. https://www.jove.com/v/10511/growth-curves-generating-growth-curves-using-colony-forming-units

Kim, D., Choi, K. Y., Yoo, M., Zylstra, G. J., & Kim, E. (2018). Biotechnological potential of Rhodococcus biodegradative pathways. Journal of Microbiology and Biotechnology, 28(7), 1037-1051. https://doi.org/10.4014/jmb.1712.12017

Kremer, R. J., & Peterson, H. L. (1983). Effects of carrier and temperature on survival of Rhizobium spp. in legume inocula: development of an improved type of inoculant. Applied and Environmental Microbiology, 45(6), 1790-1794. https://doi.org/10.1128/aem.45.6.1790-1794.1983

Martínková, L., Uhnáková, B., Pátek, M., Nesvera, J., & Kren, V. (2009). Biodegradation potential of the genus Rhodococcus. Environment International, 35(1), 162-177. https://doi.org/10.1016/j.envint.2008.07.018

Nawawi, N. M., Ahmad, S. A., Maniyam, M. N., & Ibrahim, A. L. (2016). Biotransformation of phenol by the resting cells of Rhodococcus sp. NAM 81. Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences, 6(1), 101-107.

Nghĩa, N. K., & Thư, T. T. A. (2017). Hiệu quả phân hủy hoạt chất thuốc trừ sâu propoxur trong đất của dòng vi khuẩn Paracoccus sp. P23-7 cố định trong bã cà phê. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 52b, 31-40. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2017.121

Nguyen, T. P. O., Helbling, D. E., Bers, K., Fida, T. T., Wattiez, R., Kohler, H. P. E., Springael, D., & De Mot, R. (2014). Genetic and metabolic analysis of the carbofuran catabolic pathway in Novosphingobium sp. KN65.2. Applied Microbiology and Biotechnology, 98(19), 8235-8252. https://doi.org/10.1007/s00253-014-5858-5

Oanh, N. T. P., & Triệu, N. V. B. (2017). Phân lập vi khuẩn phân hủy xylene từ hệ thống xử lý nước thải. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 52a, 99-103. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2017.115

Oanh, N. T. P, Tai, V. P., Mẫn, N. N, Trường, B. D. T., Dương, L. T. T., & Tro, Đ. T. K. (2022). Điều kiện nuôi cấy tối ưu cho sự phân hủy benzene, toluene và xylene (BTX) của vi khuẩn Rhodococcus sp. XL6.2. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Đang chờ xuất bản.

Saeed, T., & Al-Mutairi, M. (1999). Chemical composition of the water-soluble fraction of the leaded gasolines in seawater. Environment International, 25, 117-129. https://doi.org/10.1016/S0160-4120(98)00093-2

Sahu, P. K., & Brahmaprakash, G. P. (2016). Formulations of biofertilizers - Approaches and advances. In D.P. Singh, H.B. Singh, & R. Prabha (Eds.), Microbial Inoculants in Sustainable Agricultural Productivity Vol. 2: Functional Applications (pp. 182-186). Springer New Delhi. https://doi.org/10.1007/ 978-81-322-2644-4

Shiomi, D., Mori, H., & Niki, H. (2009). Genetic mechanism regulating bacterial cell shape and metabolism. Communicative and Integrative Biology, 2(3), 219-220. doi: 10.4161/cib.2.3. 7930

Sparrow, J. S. D., & Ham, G. E. (1983). Survival of Rhizobium phaseoli in six carrier materials. Agronomy Journal Abstract, 5(2), 181-184. https://doi.org/10.2134/agronj1983.00021962007500020006x

Springael, D., & Top, E. M. (2004). Horizontal gene transfer and microbial adaptation to xenobiotics: New types of mobile genetic elements and lessons from ecological studies. Trends in Microbiology, 12, 53-58. https://doi.org/10.1016/j.tim.2003.12.010

Tài, V. P, & Oanh, N. T. P. (2019). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn trong bùn lắng của bể chứa nước thải nhà máy lọc hóa dầu có khả năng phân hủy hỗn hợp benzene, toluene và xylene. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 55(5A), 18-23. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2019.123

Tiến, N. Q., Oanh, N. T. P., & Khoa, N. Đ. (2019). Tuyển chọn chất mang để tồn trữ xạ khuẩn Streptomyces albaduncus đối kháng với nấm Fusarium oxysporum gây bệnh thối củ hành tím. Hội thảo Quốc gia Bệnh hại Thực Vật Việt Nam lần thứ 18, 03-04/08/2019, trang 107-114.

Vidhyasekaran, P., & Muthamilan, M. (1995). Development of formulation of Pseudomonas fluorescens for control of Chickpea wilt. Plant Disease, 9(8), 782-786. https://doi.org/10.1094/PD-79-0782

Wang, X., Wei, L., & Kotra, L. P. (2007). Cyanocobalamin (vitamin B12) conjugates with enhanced solubility. Bioorganic and Medicinal Chemistry, 15(4), 1780-1787. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2006.11.036