Cơ Chế Khử Trùng Của Các Hợp Chất Chứa Chlorine

Ngày đăng: 03/05/2019 17147 Lượt xem

PGS. TS. Trương Quốc Phú, Trưởng Khoa Thủy sản – Đại học Cần Thơ.

Trong nuôi trồng thủy sản, các hợp chất khử trùng có chứa nguyên tố chlorine (Cl) được sử dụng để khử trùng nguồn nước đầu vụ nuôi hoặc dùng để diệt khuẩn định kỳ trong quá trình nuôi. Các hợp chất thường được sử dụng bao gồm: Hypochlorite Natri (NaOCl), Hypochlorite Canxi (Ca(OCl)₂), Trichlorocyanuric axít hay còn được gọi tắt là TCCA (C₃N₃O₃Cl₃), Chloramine B (C₆H₅SO₂NClNa) và Chloramine T (C₇H₇SO₂NClNa).

Phản ứng sinh hoạt chất khử trùng

Các chất khử trùng có chứa nguyên tố Cl khi hòa tan vào trong nước sẽ sinh ra hoạt chất oxy hóa mạnh, ion hypochlorite (OCl^-) và acid hypochlorous (HOCl) gây bất hoạt vi sinh vật. Các phản ứng sinh ra hoạt chất như sau:

Phản ứng của hypochlorite:

NaOCl®Na⁺+ OCl^-

Ca(OCl)₂®Ca²⁺+ 2OCl^-

Các hợp chất chứa chlorine vô cơ (hypochlorite) thường có tác dụng nhanh nhưng thời gian tác dụng ngắn do phản ứng sinh hoạt chất xảy ra nhanh và dễ bị quang phân.

Phản ứng của chloramine:

R-NClNa®R-NCl^-+ Na⁺(Gốc R: C₆H₅SO₂hay C₇H₇SO₂)

R-NCl^-+ H⁺®R-NHCl

2R-NHCl ®R-NH₂+ R-NCl₂

R-NHCl + H₂O ®R-NH₂+ HOCl

R-NCl₂+ H₂O ®R-NHCl + HOCl

Phản ứng của TCCA:

C₃N₃O₃Cl₃+ 3H₂O ®C₃H₃N₃O₃+ 3HOCl

Các hợp chất chlorine hữu cơ (TCCA, chloramine) phản ứng sinh hoạt chất xảy ra chậm nên tác dụng khử trùng chậm nhưng kéo dài, đặc biệt TCCA có tác dụng kéo dài do axít cyanuric (C₃H₃N₃O₃) sinh ra sau phản ứng có khả năng hấp thụ ánh sáng (tia UV-VIS) nên làm giảm sự quang phân.

Cơ chế tác động gây bất hoạt vi sinh vật

HOCl và OCl^-thường được gọi là chlorine tự do, chúng tác động mạnh (phản ứng) đến một vài bộ phận trong tế bào của vi sinh vật. HOCl có tác dụng khử trùng tốt hơn OCl^-vì HOCl không tích điện nên dễ dàng thấm qua vách và màng tế bào của vi sinh vật. HOCl tác động đến vi sinh vật thông qua các phản ứng oxy hóa (oxidation), thủy phân (hydrolysis) và khử amin (deamination). Cơ chế phản ứng của HOCl bao gồm liên kết với protein tạo nên các hợp chất N-chloro, liên kết với gốc SH (sulfhydryl) của protein và oxy hóa a-amino axít thành nitrile (R-CºN) và aldehyde (R-CHO).

Khi thấm vào tế bào, đầu tiên HOCl gây tổn thương vật lý cho vách và màng tế bào của vi sinh vật. Bên trong tế bào chất, HOCl tác động lên ty thể gây phá hủy enzyme cytochrome xúc tác phản ứng oxy hóa khử, các emzyme này có vai trò quan trọng trong hoạt động hô hấp của tế bào. Kết quả của quá trình phá hủy cytochrome gây nên sự sụt giảm lượng glucose và ATP bên trong tế bào chất. Ngoài ra, HOCl còn gây rối loạn quá trình trao đổi chất và tổng hợp protein.

Phản ứng của HOCl bên trong tế bào sinh ra gốc ^·OH (hydroxyl radical) có tính oxy hóa mạnh làm biến đổi purine và pyrimidine gây tác động đến vật chất di truyền (AND) của vi sinh vật.

Ion OCl^-thường có tác dụng khử trùng rất thấp do chúng khó thấm qua vách hoặc màng tế bào vi sinh vật. Màng kép của tế bào vi sinh vật (phospholipid bilayer) được cấu trúc từ phospholipid có chứa phosphatidylserine và phosphstidylinositol tích điện âm. Vách tế bào vi khuẩn gram (+) được cấp tạo từ peptidoglycan có chứa axít teichoic (gồm glycerolphosphate và ribitalphosphate) tích điện âm, trong khi đó màng ngoài của vi khuẩn gram (-) có chứa lipopolysaccharide tích điện âm cao. Ion OCl^-cũng tích điện âm nên không thể đi qua các lớp vật chất tích điện âm của vách và màng tế bào vi sinh vật.

Hình 1: Cơ chế tác động gây bất hoạt vi sinh vật

Sử dụng các hợp chất khử trùng có chứa nguyên tố Cl

Trong nước, OCl^-và HOCl sẽ chuyển hóa cho nhau tùy theo giá trị pH của môi trường nước. Sự chuyển hóa được mô tả qua phản ứng sau:

HOCl ÛH⁺+ OCl^-

Trong môi trường pH thấp (nồng độ H⁺cao) thì tỉ lệ HOCl cao dẫn đến hiệu quả khử trùng cao. Ngược lại, trong môi trường pH cao thì tỉ lệ ino OCl^-cao dẫn đến hiệu quả khử trùng thấp. Khi pH<5 thì HOCl đạt tỉ lệ 100% (OCl^-là 0%), lúc này hiệu quả khử trùng là cao nhất. Khi pH=7,48 thì tỉ lệ HOCl là 50% và OCl^-là 50%, lúc này hiệu quả khử trùng giảm một nửa. Khi pH>10 thì tỉ lệ OCl- là 100%, lúc này các hợp chất chứa Cl không còn hiệu quả khử trùng. Theo khuyến cáo của các nhà chuyên môn thì không dùng các hợp chất khử trùng có chứa Cl khi pH>7,5.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng không được sử dụng các hợp chất khử trùng có chứa Cl khi môi trường nước dơ bẩn (chứa nhiều NH₃và CH₄) vì HOCl sẽ phản ứng với NH₃hoặc CH₄sinh ra độc tố Chloramine và Trihalomethan gây độc cho môi trường sống của sinh vật và con người.

Bài viết đã được UV-Việt Nam mua tác quyền từ tác giả, bất cứ hình thức sao chép nào đều phải có trích dẫn nguồn từ Công ty Cổ Phần UV.

ỨNG DỤNG VI KHUẨN ĐỐI KHÁNG TRONG NUÔI TÔM

Ts Phạm Thị Tuyết Ngân, khoa Thủy sản, trường Đại học Cần Thơ Thách thức lớn nhất trong ngành tôm ở qui mô toàn cầu là vấn đề dịch bệnh, đặc biệt bệnh có nguồn gốc từ vi khuẩn và chủ yếu là các loài Vibrio (Ajadi et al., 2016; Hoseinifar et al., 2018). Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND), hay còn gọi “hội chứng tôm chết sớm” (EMS), do vi khuẩn Vibriosis gây ra với tỷ lệ chết nghiêm trọng (lên đến 100%) và ảnh hưởng đến kinh tế trên toàn cầu (Lightner et al., 2012; Joshi et al., 2014; Kongrueng et al., 2015; Boonsri et al., 2017). Tôm nhiễm bệnh có biểu hiện tăng trưởng chậm, bụng đói và gan tụy bị teo nghiêm trọng (Joshi et al., 2014; Kongrueng et al., 2015; Sirikharin et al., 2015; Han et al., 2020). Ban đầu, tác nhân gây bệnh của AHPND đã được báo cáo là do Vibrio parahaemolyticus (VPAHPND) (Tran et al., 2013). Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các vi khuẩn Vibrio spp. khác, chẳng hạn như Vibrio punensis (Restrepo et al., 2018), Vibrio owensii (Liu et al., 2015), Vibrio harveyi-like (Kondo et al., 2015) và Vibrio campbellii (Dong et al., 2017) cũng có khả năng gây AHPND ở tôm. Bên cạnh AHPND, các loại Vibrio khác thường được báo cáo trên tôm nuôi do Vibrio alginolyticus, Vibrio anguillarum, V. harveyi, Vibrio vulnificus, V. campbellii và Vibrio fischeri gây nên bệnh (Lavilla-Pitogo et al., 1990; Lightner, 1996; Lavilla -Pitogo et al., 1998; Chen et al., 2000; Jayasree et al., 2006; Longyant et al., 2008; Zheng et al., 2016; Chandrakala và Priya, 2017; Karnjana et al., 2019). Hơn nữa, các loài không thuộc Vibrio như Aeromonas spp. (Dierckens et al., 1998; Zhou et al., 2019), Streptococcosis spp. (Hasson et al., 2009), Shewanella spp. (Wang et al., 2000), Flavobacterium spp. (Chandrakala và Priya, 2017) và Pseudoalteromonas spp. (Zheng et al., 2016) cũng được ghi nhận là có thể gây ra các bệnh nghiêm trọng NTTS tôm cá. Do đó, các chiến lược tập trung vào việc hạn chế sự phát triển hoặc hoạt động của vi khuẩn gây bệnh là rất cần thiết. Để giải quyết vấn đề tôm nhiễm bệnh AHPND, kháng sinh đã dược sử dụng. Tuy nhiên cho đến nay, hầu như chưa có thuốc điều trị đặc hiệu cho dịch bệnh này, hầu hết các dòng vi khuẩn V. parahaemolyticus kháng được hoàn toàn với oxytetracylin, là kháng sinh chủ yếu trộn vào thức ăn nuôi tôm định kỳ. Do đó sử dụng kháng sinh để trị bệnh không có hiệu quả, ngoài ra việc sử dụng kháng sinh còn gây ảnh hưởng đến môi trường nuôi tôm, đến sự tăng trưởng của tôm và gây ảnh hưởng đến chất lượng tôm.

07/11/2024

NUÔI TÔM VÀ XU THẾ SỬ DỤNG VI SINH VẬT HỮU ÍCH (PROBIOTIC) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến nuôi tôm ngoài nguyên nhân nắng nóng kéo dài thì nhiều diện tích tôm nuôi bị thiệt hại còn do nguồn nước trên các kênh rạch bị ô nhiễm nặng, khiến bệnh phát sinh và lây lan. Đặc biệt, nhiều kênh, rạch có độ mặn quá cao đã ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm. Do vậy để ngành nuôi tôm ven biển phát triển bền vững, rất cần sự đồng hành, đó là tiếp tục đầu tư đồng bộ cơ sở hạ tầng vùng sản xuất và ương dưỡng giống tập trung theo quy hoạch chung của ngành, từng bước chủ động nguồn giống tại chỗ cung ứng nhu cầu phát triển sản xuất thủy sản. Giám sát, xử lý để giảm thiểu các nguồn xả thải ảnh hưởng đến môi trường nuôi tôm; đồng thời, hướng dẫn người dân thực hiện tốt các quy định về quản lý, phòng ngừa khi có dịch bệnh xảy ra, hạc chế dịch bệnh lây lan trên diện rộng. Để đạt được hiệu quả toàn diện này trong nuôi tôm, theo tôi người nuôi phải ý thức mọi vấn đề liên quan và chú trọng đến việc quản lý chất lượng nước nuôi và xả thải để đảm bảo trên qui mô rộng nguồn nước mặt không bị ô nhiễm, đây là giải pháp lâu dài. Do vậy việc sử dụng vi khuẩn hữu ích trong quá trình nuôi và trước khi xả thải là cần thiết để đạt được những hiệu quả tịch cực mà ngành nghề mang lại cho người dân và xã hội.

08/11/2024

PHÂN BIỆT ĐỐM TRẮNG TRÊN TÔM DO VI-RÚT, VI KHUẨN VÀ MÔI TRƯỜNG

Bệnh đốm trắng do vi-rút là một trong những bệnh nguy hiểm cho tôm nuôi vì tỷ lệ chết cao và thời gian chết rất nhanh. Tuy nhiên, không phải tôm có đốm trắng nào cũng do vi-rút gây ra mà có thể tôm bị đốm trắng do vi khuẩn hay do yếu tố môi trường. Vì vậy, nắm vững kiến thức cơ bản về bệnh đốm trắng như hiểu biết về nguyên nhân, triệu chứng cũng như cách phân biệt bệnh để có chiến lược phòng ngừa và chữa trị là rất cần thiết.

07/11/2024