Huỳnh Ngọc Thanh Tâm * , Huỳnh Yến Nhi Trần Bích Thùy

* Tác giả liên hệ (hnttam@ctu.edu.vn)

Abstract

The study aimed to isolate and select nitrogen metabolizing and poly-phosphate accumulating bacteria from vermicelli production wastewater at Binh Thuy district (Can Tho City). The research isolated thirty-two strains bacteria from wastewater, bacterial cells whose colonies were round, yellow, ivory white or milky white, tissue or crust buoyancy, intact or lobed cover, size ranges from 0.5-3.5 mm, bacterial cells are spherical or short rods, positive or negative-Gram. In addition, those strains of bacteria are capable of producing the catalase enzyme. The study has selected four bacterial strains such as T10, T11, T13 and T17 that have been able to metabolized amonia, nitrate (100 mM, 200 mM và 300 mM concentration) and nitrite (10 mM, 20 mM và 30 mM concentration). Besides, the research can determine one bacterial strain that is T11, that has been able to accumulate poly-phosphate with the accumulated poly-phosphate content of 1.79 mg/L. The results of 16S rRNA gene sequencing and sequencing method showed that the T11 strain was Bacillus velezensis with 100% similarity. Bacterial strain T11 is a promising bacterium with potential for both nitrogen metabolism and poly-phosphate accumulation, creating a premise for the application of microbial sources in wastewater treatment in the future.

Keywords: Bacteria, isolation, nitrogen metabolism, poly-phosphate accumulation

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm tuyển chọn dòng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa nitơ và tích lũy poly-phosphte từ nước thải sản xuất bún tại quận Bình Thủy (Thành phố Cần Thơ). Ba mươi hai dòng vi khuẩn phân lập có khuẩn lạc dạng hình tròn, màu vàng, trắng ngà hoặc trắng đục, độ nổi mô hoặc lài, bìa nguyên, chia thùy hoặc răng cưa, kích thước dao động từ 0,5 đến 3,5 mm, tế bào vi khuẩn có dạng hình cầu hoặc que ngắn, Gram dương hoặc Gram âm, catalase dương tính. Nghiên cứu đã tuyển chọn được năm dòng vi khuẩn T10, T11, T13 và T17 có khả năng chuyển hóa amonia, nitrate (100 mM, 200 mM và 300 mM) và nitrite (10 mM, 20 mM và 30 mM). Dòng vi khuẩn T11 có khả năng tích lũy poly-phosphate cao với hàm lượng 1,79 mg/L P2O5. Dòng vi khuẩn này được xác định là dòng Bacillus velezensis với độ tương đồng 100% bằng phương pháp giải trình tự gene 16S rRNA. Dòng vi khuẩn T11 có tiềm năng cao cho việc ứng dụng nguồn vi sinh vật trong xử lý nước thải ở tương lai.

Từ khóa: Chuyển hóa nitơ, phân lập, tích lũy poly-phosphate, vi khuẩn

Article Details

Tài liệu tham khảo

Boechat, I. G., Magel, A. B. M., Reis, H. R. & Gucker B. (2019). Dissolved organic N in shallow tropical lakes and reservoirs: Contribution to total dissolved N and relationships with eutrophication. International Review of Hydrobiology, 104(5-6), 106-115. https://doi: 10.1002/iroh.201801958.

Điệp, C. N. & Lực, Đ. T. (2014). Phân lập, tuyển chọn và ứng dụng vi khuẩn chuyển hóa nitơ và phospho từ bãi rác để xử lý N và P trong nước rỉ rác. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, (33), 117-124.

Deza, M. A. C., Lobo, C. B., Ferrero M. A. & Tom, M. S. J. (2023). Poly-phosphate accumulation and cell-surface properties by autochthonous bacteria from Argentinian Patagonia. Research in Microbiology, 174(3), 104012.
https://doi.org/10.1016/j.resmic.2022.104012.

Dorofeeva, A. B., Nikolaeva, Y. U., Mardanovc, A. V. & Pimenova, N. V. (2020). Role of phosphate-accumulating bacteria in biological phosphorus removal from wastewater. Applied Biochemistry and Microbiology, 56(1), 1–14.
https://doi.org/10.1134/S0003683820010056.

Dong, N. H., Viet, N. T., Hang, D. T. T., Hung, P. D. & Duan, T. H. (2022). Ammonia oxidation capacity of Bacillus bacteria in swine wastewater after biogas treatment. Hue University Journal of Science: Natural Science, 131(1D), 77–87. https://doi.org/10.26459/hueunijns.v131i1D.7006.

Eixler, S., Selig, U. & Karsten, U. (2005). Extraction and detection methods for poly-P strorage in autotrophic planktonic organisms. Hydrobiologia, 533(1), 135-143.
https://doi.org/10.1007/s10750-004-2406-9

Huanjun, C., Zhou, W., Zhu, S., Liu, F., Qin, L., Xu, C. & Wang, Z. (2021). Biological nitrogen and phosphorus removal by a phosphorus-accumulating bacteria Acinetobacter sp. strain C-13 with the ability of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification. Bioresoure Technology, 322, 124507. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124507.

Liu, R., Li, S., Gao, X., Yu, N., Zhao, C., Gao, C. & Lv, W. (2020). Single and combined impacts of nickel and cadmium on the performance, microbial community and enzymatic activity of sequencing batch reactors. Science of The Total Environment, 727, 138571.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138571.

Lin, Z., Huang, W., Zhou, J., He, X., Wang, J., Wang, X. & Zhou, J. (2020). The variation on nitrogen removal mechanisms and the succession of ammonia oxidizing archaea and ammonia oxidizing bacteria with temperature in biofilm reactors treating saline wastewater. Bioresource Technology, 314, 123760.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123760.

Loan, L. T. (2020). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn kết tụ sinh học, chuyển hóa N và tích lũy poly-P trong nước thải sản xuất hủ tiếu Mỹ Tho và ứng dụng trong xử lý nước thải (Luận án Tiến sĩ). Trường Đại học Cần Thơ.

Rajta, A., Bhtia, R., Setia, H. & Pathania, P. (2019). Role of heterotrophic aerobic denitrifying bacteria in nitrate removal from wastewater. Journal of Applied Microbiology, 128, 1261-1278. https://doi.org/10.1111/jam.14476.

Seo, K. W., Gu, M. B., Tsang, Y. F., Choi, Y. S. & Chung, J. (2022). Application of endospore-forming Bacillus species to food waste-recycling wastewater treatment: A focus on the fate of macromolecular nutrients. Journal of Environmental Chemical Engineering, 10(3), 107584.
https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107584.

Shivaji. S., Chaturvedi. P., Suresh. K., Reddy. G. S. N., Dutt. C. B. S., Wainwright M., Narlikar J. V., Bhargava P. M. (2006). Bacillus aerius sp. nov., Bacillus aerophilus sp. nov., Bacillus stratosphericus sp. nov. and Bacillus altitudinis sp. nov., isolated from cryogenic tubes used for collecting air samples from high altitudes. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 56(7), 1465–1473. https://doi.org/10.1099/ijs.0.64029-0.

Taylor, S. M., Yiliang, H., Zhao, B. & Huang, J. (2009). Heterotrophic ammonium removal characteristics of an aerobic heterotrophic nitrifying-denitrifying bacterium, Providencia rettgeri YL. Journal of Environmental Sciences, 21(10), 1336-1341.
https://doi.org/10.1016/S1001-0742(08)62423-7.

Wang, D.B., Li, X.M., Yang, Q., D.M., Zeng, D.X. Liao & Zhang, J. (2008). Biological phosphorus removal in sequencing batch reactor with single-stage oxic process. Bioresource Technology, 99(13), 5466-5473.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.11.007.

Weisburg, W.G., Barns, S.M., Pelletier, D.A. & Lane, D.J. (1991). 16S ribosomal DNA amplification for phylogenetic study. Journal of bacteriology, 173(2), 697-703.
https:// doi.org/ 10.1128/jb.173.2.697-703.1991.

Yan, Y., Lu, H., Zhang, J., Zhu, S., Wang, Y., Lei, Y., Zhang, R. & Song, L. (2022). Simultaneous heterotrophic nitrification and aerobic denitrification (SND) for nitrogen removal: A review and future perspectives. Environmental Advances, 9, 100254.
https://doi.org/10.1016/j.envadv.2022.100254.

Zhang, F., Xi, F., Zhou, K., Zhang, Y., Zhao, Q., Song, Z. & Cui, H. (2022). Nitrogen removal performance of novel isolated Bacillus sp. capable of simultaneous heterotrophic nitrification and aerobic denitrification. Applied Biochemistry and Biotechnology, 194(7), 3196 - 3211.
https://doi.org/10.1007/s12010-022-03877-w