Thống kê truy cập
4026949
Đang trực tuyến: 249
Trong tháng: 46808
Tổng số: 4026949

Phòng Vi sinh vật môi trường

Kết quả đạt được

Trích yếu luận án Tiến sỹ của Nguyễn Thị Hòa

 1. TÓM TẮT MỞ ĐẦU

  - Tác giả : Nguyễn Thị Hòa

  - Tên luận án : “Nghiên cứu sử dụng bùn thải sinh học từ các trạm xử lý nước thải chế biến thực phẩm làm nguyên liệu nuôi cấy Bacillus thuringiensis sinh độc tố diệt trừ sâu”.

- Chuyên ngành : Công nghệ môi trường nước và nước thải.

- Mã số : 62.85.06.01 

- Cơ sở đào tạo : Viện Công nghệ môi trường

2. NỘI DUNG

Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của luận án:

- Mục tiêu: Sử dụng bùn thải sinh học từ các trạm xử lý nước thải chế biến thực phẩm ở Việt Nam để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Bacillus thuringiensis.

- Đối tượng nghiên cứu: bùn thải sinh học, Bacillus thuringiensis serovar kurstaki, Bacillus thuringiensis serovar isralensis.

Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng:

- Phương pháp tiền xử lý bùn thải sinh học: BTSH được xử lý bằng phương pháp kiềm nhiệt: điều chỉnh pH BTSH lên 10, thủy phân trong điều kiện: nhiệt độ 121oC, thời gian 30 phút ở 1 atm

- Phương pháp xác định bào tử: Sốc nhiệt dịch lên men có chứa tế bào và bào tử để tiêu diệt các tế bào sinh dưỡng. Phân lập trên môi trường thạch đĩa, đếm số khuẩn lạc hình thành

- Phương pháp xác định nồng độ delta endotoxin: ly tâm dịch lên men, thu phần căn bao gồm tế bào và tinh thể độc. Dựa vào khả năng hòa tan của delta endotoxin trong môi trường kiềm (pH 12,5). Delta endotoxin được hòa tan vào dung dịch NaOH 0,05 N (pH 12,5), li tâm bỏ phần cặn thu dịch có chứa delta endotoxin.

- Phương pháp lên men vi sinh vật

+ Lên men trong bình nón: thể tích dịch lên men/bình nón 1/5, nhiệt độ nuôi cấy 28±1oC, tốc độ lắc 200 vòng/phút, tỷ lệ giống 1%v/v.

+ Lên men trong thiết bị lên men 15 lít: 10 lít môi trường vô trùng, tỷ lệ giống 1%v/v, tốc độ thổi khí 2-4 lít/phút, tốc độ khuấy 300 vòng/phút, thời gian lên men 48 giờ.

- Tối ưu hóa thành phần môi trường lên men: sử dụng phầm mền Design expert 9.02 .để tối ưu hóa thành phần môi trường lên men bằng phương pháp đáp ứng bề mặt

- Phương pháp thử hoạt tính sinh học của vi khuẩn Bt.

- Xử lý số liệu: số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê Design expert 9.02.

Các kết quả chính của luận án:

1.   Thành phần dinh dưỡng trong bùn thải sinh học ở các trạm xử lý nước thải chế biến thực phẩm thích hợp để sử dụng làm nguyên liệu lên men vi khuẩn Bacillus thuringiensis. Trong đó, BTSH của nhà máy bia có tính ổn định cao, không bị phụ thuộc vào mùa vụ, số lượng bùn thải lớn và dễ dàng tiếp cận rất thích hợp để sử dụng làm nguyên liệu sản xuất thuốc trừ sâu Bt.

2.   Tiền xử lý BTSH làm nguyên liệu lên men Bt bằng phương pháp axít nhiệt hoặc kiềm nhiệt nâng cao chất lượng của BTSH; hàm lượng axít amin trong dịch thủy phân BTSH bằng phương pháp kiềm nhiệt và axít nhiệt cao hơn từ 2 - 5 lần so với dịch BTSH vô trùng.

3.   Môi trường tối ưu cho lên men Bt từ BTSH (ký hiệu MT BTSH) có thành phần như sau: dịch thủy phân BTSH (2%TS) + 0,3 g/l CaCl2 + 0,32 g/l MgSO4.7H2O + 5,8 g/l cám gạo. Tổng tế bào, bào tử và nồng độ delta endotoxin lần lượt đạt 1,25x109 CFU/ml, 1,07x109 CFU/ml và 585,15 mg/l tương đương với kết quả lên men trên môi trường tổng hợp TSB.

4.   Khi lên men Bt trong thiết bị lên men tự động 15 lít, hiệu suất thu hồi  delta endotoxin tăng 20%, thời gian lên men rút ngắn 12 giờ so với lên men trong bình nón. Mật độ tổng tế bào đếm được, bào tử, nồng độ delta endotoxin lần lượt đạt 2,25 x 109 CFU/ml, 2,0x109 CFU/ml và 707 mg/l.

5.   Hoạt tính sinh học của Bt không bị thay đổi khi chuyển từ lên men trong môi trường tổng hợp TSB sang lên men trong MT BTSH. Sản phẩm lên men Btk trên môi trường bùn thải sinh học có hoạt tính sinh học tương đương với sản phẩm V-Bt đang lưu hành trên thị trường. LC50 của delta endotoxin sinh ra bởi Bti đối với bọ gậy muỗi Culex quinquefasciatus là 0,056mg/l.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Lần đầu tiên ở Việt Nam, bùn thải sinh học, một loại chất thải của ngành sản xuất công nghiệp thực phẩm, nghiên cứu dưới góc độ là nguồn tài nguyên có giá trị cung cấp nguyên liệu cho một quá trình sản xuất khác. Cách tiếp cận này nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng của bùn thải sinh học để sản xuất các chế phẩm thân thiện với môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

 

ABSTRACT OF THE THESIS

1. SUMMARISED INTRODUCTION

Author: Nguyen Thi Hoa

Name of the thesis: "Wastewater sludge from Food manufactory as a new medium for production of Bacillus thuringiensis base biopesticides"

Major: Environmental Technology; Water and Wastewater treatment.

Code: 62.85.06.01

Training institutions: Institute of Environmental Technology

2. CONTENTS

Thesis purpose and objectives

- Thesis purpose:  Use of wastewater sludge from food manufactory for the product of B. thuringiensis biopesticide.

- Thesis objectives: wastewater sludge (WWS), Bacillus thuringiensis serovar kurstaki, Bacillus thuringiensis serovar isralensis

The research methodology: 

- Sludge pre-treatments: The dewatered wastewater sludge was pre-treatment by thermal alkaline hydrolysis. The wastewater sludge was raised to pH10 and treated at 121oC for 30 minutes.

- Estimation of total cell and spore count: counting colonies grown on nutrient medium to estimate total cell and spore count.

- Estimation of delta endotoxin: delta-endotoxin concentration was estimated based on the solubility of insecticidal crystal proteins in alkaline condition.

- Fermentation procedure

+ Shake flask experiment: Erlenmeyer flasks (500 ml) containing 100 ml of WWS hydrolysis broth were inoculated with 1% (v/v) inoculums and incubated in a shaker at 200 rpm and 30±0.1oC for 48 hrs.

+ Bench scale fermentor: Fermentation were carried out in a stirred tank 15 l bioreactor (working volume: 10 l) equipped with accessories and automatic control systems for DO, pH, antifoam, impeller speed, aeration rate and temperature.

- Response surface methodology: The Central composite design with 3 variables (CaCl2, MgSO4.7H2O and rice bran) was employed to derive statistical model for optimizing the medium composition (Use of Design expert 9.02).

- Insect Bioassays.

The main results of the thesis:

1.   Nutrient composition of wastewater sludge from food manufactory is suitable to use as raw materials for Bacillus thuringiensis culture. The wastewater sludge of brewing wastewater treatment system with high stability, independently of season, a large amount and easy to approach, is very appropriate for B. thuringiensis based biopesticide production.

2.   The pretreatment by thermal alkaline hydrolysis and thermal acidic hydrolysis method enhanced concentration of amino-acids in the wastewater sludge hydrolysis broth. The amino acid content in wastewater sludge hydrolysis broth by thermal alkaline and thermal acidic hydrolysis method are 2 – 5 times higher than that received in sterilization method

3.   Optimal fermentation medium compositions: DWS hydrolysis broth  (2% TS) + CaCl2 0.3 g/l, MgSO4 0.32 g/l and rice bran 5.8 g/l. Total cell count, spore count and delta endotoxin concentration obtained in the optimum fermented broth were 1.25x109 CFU/ml, 1.07x109 CFU/ml and 585,15 mg/l after 48 hrs fermentation, respectively .

4.   Fermentation conditions: fermentation temperature is 25-30oC; pH 6.5 – 7; medium broth/volume flask is 1/5; Fermentation processing time: 48 hrs with Btk, 72hrs with Bti.

5.   Viable cell counts, spore counts and delta endotoxin concentration obtained in fermentor (15 l)  were 2.25x109 CFU/ml, 2.0×109 CFU/ml and 707 mg/l, respectively. Retrieval performance delta endotoxin increased by 20 % in fermentor compared to shake flask. Fermentation time in fermentation is shorter than in flask 12 hrs.

6.   Toxicities of Bt biopesticides produced in TSB and in WWS media were similar. There was no significant difference between toxicity of Bti grown in the optimum WWS media or commercial V-Bt product. The LC50 value of Bti against Cx quinquefasciatus larvae was 0.056mg/l.

The practical and scientific findings of thesis: 

For the first time in Vietnam, the wastewater sludge, a waste of food manufactory wastewater treatment system, was studied in terms of the resource provided valuable material for other production process.  This approach of bioconversion of residues to enhance the value of wastewater sludge for environmentally friendly preparations  production and sustainable agriculture development.

 

Các bài viết khác