Facebook 
Youtube 
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI KHUẨN QUANG HỢP TÍA PHI LƯU HUỲNH
Vi khuẩn quang hợp tía là các tế bào gram âm, đơn bào, có các dạng cầu, xoắn, hình que ngắn, hình phẩy… đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi. Các loài vi khuẩn quang hợp tía đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng cách nảy chồi.
Vi khuẩn quang dưỡng (VKQD) có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học bởi quá trình quang hợp kỵ khí. VKQD tía thường có màu hồng đến màu đỏ tía, sắc tố quang hợp chính là bacteriochlorophylla a và b. Cơ quan quang hợp là màng quang hợp được gắn với màng tế bào.
Năm 1907, Molisch là người đầu tiên phát hiện ra các vi khuẩn có sắc tố màu đỏ và có khả năng quang hợp, nên ông gọi chung vi khuẩn quang hợp này là bộ Rhodobacteria Molisch 1907. Nhóm này gồm hai họ là Thiorhodaceae (những vi khuẩn tía có khả năng hình thành giọt lưu huỳnh bên trong tế bào) và Athiorhodaceae (là những vi khuẩn tía không có khả năng hình thành giọt bên trong tế bào). Năm 1971, Pfenning và Truper thay đổi tên bộ thành Rhodospirillales và hai họ Chromatiaceae và Rhodospirillaceae. Imhoff (984) chia nhóm VKQD tía lưu huỳnh thành hai họ là Chromatiacea, Ectothiorhodospriraceae và vi khuẩn tía không lưu huỳnh thành họ Rhodospirillaceae. Các thành viên của họ Chromatiacea có đặc điểm là khi tăng trưởng trên môi trường có sulfide và sử dụng chất này là chất cho điện tử sẽ hình thành hạt lưu huỳnh bên trong tế bào. Theo Hansen (1974), vi khuẩn thuộc họ Rhodospirillaceae có khả năng sử dụng sulfide nhưng không tạo lưu huỳnh bên trong tế bào, chủng oxy hóa sulfide thành hợp chất có mức oxy hóa cao hơn như sulphate hoặc tetrathionate hoặc tạo lưu huỳnh bên ngoài tế bào. Nhờ đặc tính sinh lý này nên có thể dễ dàng phân biệt được vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi khuẩn tía không lưu huỳnh dựa trên cơ sở sinh lý (dựa trên khả năng chứa và sử dụng sulfide của chúng). Nhóm vi khuẩn tía lưu huỳnh là các loài có thể chống chịu được hàm lượng sulfide trong môi trường ở mức độ cao và trong quá trình oxy hóa sulfide, "giọt" lưu huỳnh được tích lũy bên trong tế bào, trong khi đó nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh thì có thể chống chịu sulfide ở mức độ thấp hơn và không tích lũy giọt lưu huỳnh bên trong tế bào.
.png)
Họ Rhodospirillaceae với phương thức biến dưỡng quang năng dị dưỡng là nhóm quan trọng nhất trong tất cả các VKQD và được ứng dụng nhiều đặc biệt trong xử lý nước và nuôi trồng thủy sản. Ở nhóm này, năng lượng được thu nhận từ ánh sáng và nhiều hợp chất cacbon đơn giản được sử dụng làm nguồn cacbon, không cần thực hiện phản ứng cố đinh CO2. Nhiều giống có khả năng tăng trưởng theo phương thức quang năng tự dưỡng với nguồn cacbon chính cho các phản ứng đồng hóa là CO2.
Hầu hết các loài đều thuộc họ Rhodospirillaceae là loài vi hiếu khí, nhiều loài phát triển với điều kiện oxy không khí trong điều kiện có hoặc không có ánh sáng. Sự tạo thành sắc tố của hệ quang trên màng tế bào chất được điều hòa bởi nồng độ oxy. Vi khuẩn tía không lưu huỳnh ưa thích điều kiện sinh trưởng dị dưỡng, sử dụng các chất hữu cơ đơn vừa làm nguồn cho điện tử, vừa làm nguồn cacbon. Nhiều đại diện của họ vi khuẩn này có khả năng sinh trưởng quang tự dưỡng cacbon với sự có mặt nguồn cho điện tử là các hợp chất khử của lưu huỳnh. Ở điều kiện kỵ khí tối, một số loài như Rhodobacter capsulatus, Rhodospirillum rubrum có thể tồn tại nhờ quá trình trao đổi chất theo kiểu hô hấp kỵ khí với sự có mặt của các chất nhận điện tử như nitrat, nitrit, NO, dimethylsulfua hay trimethylami N-oxide.
Khuẩn lạc Rhodopseudomonas sp. và Rhodobacter sp.
trên đĩa thạch và sinh khối trên ống nghiệm
2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA VI KHUẨN TÍA KHÔNG LƯU HUỲNH
2.1. Quang tổng hợp
Vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh là vi khuẩn quang dưỡng không sinh oxy, phát triển quang dưỡng dưới các điều kiện không có oxy và chiếu sáng không tạo oxy. Tất cả các loài có thể phát triển quang dị dưỡng hữu cơ sử dụng cơ chất hữu cơ như là chất cho điện tử và nguồn cacbon trong quá trình quang tổng hợp. Nhiều đại diện cũng có thể phát triển dưới điều kiện quang tự dưỡng vô cơ với việc phân giải các hợp chất sulfur, và sử dụng hydro và các ion sắt như là chất cho điện tử và CO2 như là nguồn cacbon.
Cũng như các VKQD khác, vi khuẩn tía phi lưu huỳnh quang hợp khác với vi khuẩn lam và các cơ thể quang hợp nhân thật ở một số điểm quan trọng. Đặc biệt, chúng không sử dụng nước là nguồn electron hoặc tạo thành O2 trong quang hợp nghĩa là chúng tiến hành quang hợp không thải O2. Trái lại, vi khuẩn lam và các sinh vật quang hợp nhân thật hầu như bao giờ cũng thải oxy (một số vi khuẩn lam có thể tiến hành quang hợp không thải oxy dưới 1 số điều kiện, chẳng hạn Oscillatoria có thể sử dụng H2S làm chất cho electron thay cho H2O). Trong phản ứng sáng của quang hợp ở vi khuẩn tía NADPH không được tạo thành trực tiếp. Tuy nhiên, vi khuẩn lục có thể khử NAD+ trực tiếp trong phản ứng sáng. Để tổng hợp NADH và NADPH, VKQD sử dụng các chất cho electron như hydro, sulfua hydro, sulfur nguyên tố và các hợp chất hữu cơ là các chất có thể khử âm hơn nước và vì vậy dễ oxy hoá hơn (nghĩa là các chất cho electron tốt hơn). Cuối cùng, VKQD chứa các sắc tố quang hợp hơi khác nhau gọi là bacteriocholorophyll, nhiều trong số chúng có điểm cực đại hấp thu ở những bước sóng dài hơn. Các bacteriocholorophyll a và b có đỉnh cực đại trong ête lần lượt ở 775 và 790 nm. Đỉnh cực đại in vivo của bacteriocholorophyll a là khoảng 830-890 nm và của bacteriocholorophyll b là 1020-1040 nm. Sự chuyển dịch của cực đại hấp thu vào vùng hồng ngoại như vậy sẽ giúp cho vi khuẩn thích ứng tốt hơn với các môi trường sinh thái.
Bảng: Đặc tính của các hệ thống quang hợp vi sinh vật (Theo Prescott và cs, 2005)
Quá trình quang tổng hợp không sinh oxy phụ thuộc vào sự hiện diện của một bộ máy quang tổng hợp liên kết màng phức tạp, bao gồm trung tâm phản ứng và các phức hợp protein-sắc tố thu nhận ánh sáng (anten). Các protein của trung tâm phản ứng và của anten liên kết không cùng hóa trị với diệp lục khuẩn, carotenoid và các nhân tố cùng tác động (cofactor). Hầu hết vi khuẩn tía phi lưu huỳnh có hai phức hệ anten. Các phức hợp của trung tâm phản ứng được bao quanh bởi một anten nhân (một phức hệ anten B870 hoặc B890 đối với diệp lục khuẩn a và B1020 với diệp lục khuẩn b). Các loài như Rhodospirillum rubrum và Rhodobium marinum không có các phức hệ anten ngoại biên và có thể được nhận biết bởi sự hấp thu quang phổ của chúng ở bước sóng tối đa là 803 nm. Đa số vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh có một loại phức hệ anten ngoại biên (B800-850).
Chức năng chủ yếu của bộ máy quang tổng hợp là sự kích thích của diệp lục khuẩn qua trung gian ánh sáng lên trung tâm phản ứng và đưa đến sự giải phóng điện tích và electron sẽ được chuyển xuyên qua màng. Đa số vi khuẩn tía thì có một hệ thống màng trong chứa bộ máy quang tổng hợp được hợp thành một thể thống nhất. Các màng trong này hình thành các túi, các ống nhỏ hoặc các cấu trúc mỏng và được nối liền với nhau thành màng tế bào chất. Chúng có thể được phân tách bằng cách ly tâm làm vỡ tế bào. Sự tạo ra các sắc tố quang hợp và phức hệ protein-sắc tố và cấu trúc màng tế bào bị ức chế bởi oxy, ngoại trừ Rhodocista centenaria (Yildiz và cộng sự, 1991).
Do thiếu hệ quang II nhiều sự khác biệt gặp ở vi khuẩn quang dưỡng tía. Những vi khuẩn này không thể sử dụng nước làm chất cho electron trong sự vận chuyển electron không vòng. Thiếu hệ quang II chúng không thể tạo thành O2 từ H2O trong quá trình quang hợp và bị hạn chế ở quang phosphoryl hoá vòng. Trên thực tế hầu như tất cả vi khuẩn sulfur màu tía và vi khuẩn sulfur màu lục là nhóm kỵ khí bắt buộc.
Khi cholorophyll P870 đặc biệt của trung tâm phản ứng bị kích hoạt nó sẽ chuyền một electron cho bacteriopheophytin. Sau đó các electron di chuyển đến các quinon rồi qua một chuỗi vận chuyển electron lại trở về P870 đồng thời ATP được tổng hợp. Do cũng cần NADH và NADPH để cố định CO2 nên chúng còn phải đối mặt với một vấn đề nữa. Chúng có thể tổng hợp NADH theo ít nhất ba con đường. Nếu vi khuẩn đang sinh trưởng trong sự có mặt của H2 có thể khử âm hơn của NAD+, hydro có thể được sử dụng trực tiếp để sản xuất ra NADH. Cũng như nhóm hoá dưỡng vô cơ, nhiều vi khuẩn tía quang dưỡng sử dụng PMF để đẩy ngược dòng electron trong chuỗi vận chuyển electron và chuyển các electron này từ các chất cho vô cơ hoặc hữu cơ tới NAD+. Các vi khuẩn sulfur màu lục như Chlorobium có lẽ khử NAD+ nhờ một dạng đơn giản của dòng electron quang hợp không vòng.
2.2. Đặc tính sinh lý và biến dưỡng
2.2.1. Quá trình trao đổi carbon
Các nguồn carbon hữu cơ có các chức năng hoàn toàn khác nhau trong các quá trình trao đổi chất như quang dưỡng, hô hấp, và lên men. Dưới các điều kiện phát triển quang dưỡng, chúng đóng vai trò chính như là một nguồn carbon của tế bào, nhưng hơn nữa chúng có thể có chức năng như là nguồn điện tử cho quá trình vận chuyển điện tử trong quá trình quang tổng hợp; với sự có mặt của các chất nhận điện tử vô cơ, chúng có thể bị đồng hóa. Suốt trong quá trinh hô hấp, phần chủ yếu của nguồn carbon bị oxy hóa hoàn toàn và chỉ một phần nhỏ bị đồng hóa thành vật chất tế bào. Trong quá trình lên men, cơ chất hoặc các sản phẩm dự trữ sẽ bị oxy hóa hoàn toàn, các hợp chất hữu cơ bị khử và H2 được tiết ra để tạo thế cân bằng oxy hóa khử trong tế bào.
Hệ thống vận chuyển electron quang hợp gia định ở vi khuẩn không sulfur màu tía, Rhodobacter sphaeroides. (Theo: Prescott và cs, 2005)
Hầu hết vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh có thể sử dụng nhiều nguồn carbon hữu cơ khác nhau. Các chất trung gian của chu trình acid tricarboxylic thì acetate và pyruvate được sử dụng thường nhất. Nhiều vi khuẩn tía phi lưu huỳnh có thể sử dụng acid béo bảo hòa mạch thẳng với 5-18 nguyên tử cacbon (Janssen và Harfoot, 1987). Các acid hữu cơ, amino acid, alcohol, và carbonhydrate cũng góp phần vào sự phát triển của nhiều loài vi khuẩn này. Các cơ chất cacbon như citrate và các hợp chất thơm chỉ được sử dụng bởi vài loài.
Acetate được đồng hóa bởi hầu hết vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh. Tuy nhiên con đường trao đổi chất để đồng hóa acetate thì hoàn toàn khác nhau giữa các loài. Ở nhiều vi khuẩn quang dưỡng tía, phản ứng đầu tiên của quá trình trao đổi acetate thì phụ thuộc vào ATP của acetyl-CoA, đây là cơ chất cho các phản ứng xa hơn. Hai enzyme chính cho chu trình glyoxylate là isocitrate lyase và malate synthase có trong hầu hết các vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh và acetate được đồng hóa theo con đường này.
Với vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh, CO2 là nguồn cacbon quan trọng. Dưới điều kiện phát triển tự dưỡng với CO2 như là nguồn cacbon duy nhất, chu trình Calvin với ribulose biphosphate carboxylate (RubisCO) là enzyme chủ yếu được sử dụng (Tabita, 1995). Enzyme này được nghiên cứu kỹ và cấu thành protein tế bào quan trọng của vi khuẩn phát triển với CO2 như là nguồn carbon duy nhất và sử dụng chu trình Calvin. CO2 cũng được sử dụng trong các điều kiện phát triển dị dưỡng suốt trong quá trình đồng hóa của vài cơ chất hữu cơ. Nhiều hoạt tính của enzyme carboxyl là nguyên nhân của “sự cố định CO2 tự dưỡng”. Chẳng hạn như, quá trình đồng hóa propionate thì liên kết với quá trình carboxyl hóa thành succinate. Các acid béo mạch dài và các cơ chất khử cao khác như methanol thì cần có CO2 để tăng mức oxy hóa khử của những cơ chất này thành mức oxy hóa của vật chất tế bào.
2.2.2. Quá trình trao đổi sulfur
Vai trò của các hợp chất khử sulfur như là chất cho điện tử trong quá trình quang tổng hợp của vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh được thực hiện cùng với sự công nhận tầm quan trọng của chúng với môi trường. Vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh thì rất khác nhau trong quá trình trao đổi sulfur.
Nhiều vi khuẩn tía phi lưu huỳnh đặc biệt là những loài nước ngọt bị ức chế bởi sulfur ngay cả ở nồng độ thấp. Tuy nhiên vài loài cũng chịu đựng được với hợp chất độc này và sử dụng chúng như là chất nhận điện tử trong quá trình quang tổng hợp (Hansen và Imhoff, 1985; Neutzling và cộng sự, 1984). Khả năng chịu đựng của Rhodovulum sulfidophilum với hợp chất sulfur cao có thể được so sánh với Allochromatium vinosum, Rhodomicrobium vannielii chịu đựng được ở nồng độ 2-3mM, trong khi sự phát triển của Rhodobacter capsulatus thì bị ức chế hoàn toàn ở nồng độ 2mM. Tuy nhiên, sự phát triển của những loài này ở nồng độ sulfide thấp (0,4-0,8mM) thì rất nhanh chóng. Sự phát triển của Rhodopseudomonas palustris cũng như hầu hết của vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh thì bị ức chế ở nồng độ sulfide thấp 0,5mM (Hansen và Gemerden, 1972). Nhìn chung, một lượng ít cao men trong môi trường sẽ làm tăng khả năng chịu đựng của vi khuẩn này với sulfide.
Vài vi khuẩn tía phi lưu huỳnh có thể sử dụng thiosulfate như là chất nhận điện tử. Sulfur ngoại bào là sản phẩm oxy hóa cuối cùng suốt trong quá trình oxy hóa sulfide của nhiều vi khuẩn tía phi lưu huỳnh như Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter capsulatus, Rhodobacter sphaeroides (Hansen và Veldkamp, 1973) và Roeospira mediosalina (Kompantseva và Gorlenko, 1984). Sulfur xuất hiện bên ngoài tế bào. Sulfate được hình thành từ sulfide mà không qua quá trình trung gian hình thành sulfur nhận thấy ở Rhodovulum sulfidophilum, Rhodovulum strictum, Rhodopseudomonas palustris và Blastochloris sulfoviridis (Hansen, 1974; Hiraishi và Ueda, 1995a; Neutzling và cộng sự, 1985).
2.2.3. Quá trình trao đổi nitrogen
Ammonia, dinitrogen và vài hợp chất nitơ hữu cơ (glutamate, aspartate hoặc cao men) là nguồn nitơ thích hợp nhất đối với hầu hết vi khuẩn tía phi lưu huỳnh. Nitrate chỉ được đồng hóa bởi vài loài (các dòng của Rhodospirillum rubrum, Rhodobacter sphaeroides, Rhodobacter capsulatus và Rhodopseudomonas palustris) và sự phát triển trong môi trường có nitrate thì thấp hơn so với các nguồn nitơ khác (Gobel, 1978; Imhoff, 1982a). Sự đồng hóa nitrate do nitrate nhưng bị kìm hãm bởi ammonia và glutamate.
Sự đồng hóa ammonia được điều khiển thích hợp và có hai con đường chính khác nhau được thực hiện. Con đường đầu tiên ở vi khuẩn quang dưỡng tía phi lưu huỳnh là thông qua enzyme tổng hợp glutamine và glutamate, các enzyme này hoạt động nếu nồng độ ammonia trong tế bào thấp và nếu vi khuẩn phát triển trong môi trường với nồng độ ammonia thấp hoặc có nitrate và dinitrogen (Drew và Imhoff, 1991). Con đường thứ hai trong hầu hết vi khuẩn tía là thông qua enzyme glutamate dehydrogenase, enzyme này sẽ hoạt động khi nồng độ ammonia cao.
Một khi alanine hoặc glutamate đã được tổng hợp nhóm α-amine mới được tạo thành có thể được chuyển sang các bộ khung carbon khác thông qua các phản ứng chuyển amine, từ đó sẽ xuất hiện các amino acid khác. Các transaminease chứa coenzyme pyridoxal phosphate có chức năng chuyển nhóm amine. Vi sinh vật có một số transaminease, mỗi enzyme này xúc tác việc tạo thành một số amino acid bằng cách sử dụng cùng một amino acid làm chất cho nhóm amine. Khi glutamate-dehydrogenase hoạt động phối hợp với các transaminease ammonia có thể được chuyển thành nhiều amino acid.
Con đường thứ hai dùng đồng hoá ammonia bao gồm 2 enzyme tác dụng theo thứ tự, đó là glutamine synthetase và glutamate-synthase. Hai enzyme tác dụng theo thứ tự hoạt động rất hiệu quả ở các nồng độ ammonia thấp khác với con đường glutamate dehydrogenase. Ammonia được dùng để tổng hợp glutamine từ glutamate, sau đó nitrogen amit của glutamine được chuyển đến α-ketoglutarate để tạo thành một phân tử glutamate mới. Vì glutamate tác dụng như một chất cho amine trong các phản ứng của transaminease nên ammonia có thể được dùng để tổng hợp tất cả các amino acid thông thường khi có mặt các transaminease thích hợp.
Khả năng cố định nitơ là đặc tính phổ biến của hầu hết vi khuẩn quang dưỡng tía (Madigan, 1995). Quá trình cố định nitơ xuất hiện dưới các điều kiện phát triển quang dưỡng và hóa dưỡng, và hoạt động và sự biểu hiện của enzyme nitrogenase làm cơ sở cho các tiến trình điều hòa liên tiếp rất phức tạp (Drew và Imhoff, 1991; Haselkorn, 1986; Ludden và Roberts, 1995; Madigan, 1995). Hoạt lực của enzyme nitrogenase bị ức chế và mất hoạt lực bởi oxy như là ở các vi khuẩn cố định đạm khác. Sự tổng hợp enzyme này thì được khử ức chế ở nồng độ ammonia thấp và dưới các điều kiện nitơ bị giới hạn.
2.2.4. Ảnh hưởng của các yếu tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn quang hợp tía không lưu huỳnh
a. pH
Quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra trong môi trường có pH 3,0 – 11,0 (Hunter và cộng sự, 2009). Vi khuẩn tía sinh trưởng và phát triển ở pH tối ưu khoảng 6 – 7.
b. Cường độ ánh sáng và nhiệt độ
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển quang dưỡng và trong bóng tối (Hunter và cộng sự, 2009). Vi khuẩn tía lưu huỳnh sử dụng ánh sáng để quang hợp, phát triển mạnh ở môi trường có ánh sáng đỏ hơn ánh sáng vàng và ánh sáng xanh.
Quá trình quang hợp của vi khuẩn tía có thể xảy ra ở nhiệt độ lên tới 57oC và xuống tới 0oC (Castenholz và Pierson, 1995). Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn tía ở 30oC.
c. Nguồn nitơ
Ammonia, nitơ phân tử và nhiều hợp chất nitơ hữu cơ được VKQD tía không lưu huỳnh sử dụng làm nguồn đạm. Khả năng cố định nitơ là đặc tính phổ biến ở VKQD tía.
Trong điều kiện kỵ khí và thiếu ánh sáng vài loài sử dụng nitrate, nitrite, nitrous oxyde, dimethyl sulfoxyde (DMSO) hoặc trimethylamine-N-oxyde (TMAO) làm chất nhận điện tử cuối cùng trong hô hấp kỵ khí. Rhodobacter sphaeroides có khả năng sử dụng nitrate làm chất nhận điện tử. Rhodobacter capsulatus sử dụng đường làm chất cho điện tử và DMSO hoặc TMAO làm chất nhận điện tử cuối cùng. Sự khử nitrate có khả năng xảy ra trong tối hoặc ngoài sáng nhưng bị ức chế bởi oxy.
d. Quan hệ với oxy
Hầu hết các loài VKQD tía không lưu huỳnh có thể phát triển trong điều kiện vi yếm khí đến hiếu khí và chịu được áp lực của oxy. Một số chủng rất nhạy cảm với oxy như Rhodopseudomonas capsultus, Rhodobacter sphaeroides và Rhodospirllum rubrum. Khả năng chịu được oxy thì khác nhau ở các loài. Khi có oxy, huyền phù tế bào thường có màu nhạt hay không màu do oxy ảnh hưởng đến sự hình thành sắc tố quang hợp của VKQD. Khi nồng độ oxy cao sự hình thành sắc tố quang hợp và các phức hợp truyền điện tử trong màng quang hợp bị ức chế dẫn đến VKQD không thu được năng lượng từ ánh sáng mà chúng thực hiện hô hấp trong điều kiện vi hiếu khí trong tối.
e. Các yếu tố khác
Nhiều loài vi khuẩn tía có thể sinh trưởng quang dưỡng với sulfide như là chất cho điện tử với nồng độ nhỏ hơn 2mM (tưởng đương 64mgS2-/). Nếu trong môi trường sống có nồng độ sulfide quá cao sẽ ức chế sự sinh trưởng của chúng.
3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
3.1. Sinh khối và các chất có hoạt tính sinh học từ VKQD tía
Sinh khối vi khuẩn quang dưỡng tía không lưu huỳnh giàu protein, axit nucleic, vitamin và carotenoid nên được xem là nguồn cung cấp protein đơn bào có giá trị. Có thể tận dụng những vật liệu rẻ tiền làm nguồn nuôi cấy VKQD để thu sinh khối.
Sinh khối vi khuẩn quang dưỡng tía không lưu huỳnh là nguồn thức ăn tốt cho gia súc, phiêu sinh vật và tôm cá. Các nghiên cứu gần đây cho thấy việc bổ sung sinh khối của VKQD làm tăng khả năng sinh trưởng và tỷ lệ sống của tôm và cá bột. Ngoài ra VKQD tía không lưu huỳnh còn có khả năng sản xuất nhiều vitamin B12.
3.2. Xử lý nước thải bằng vi khuẩn quang dưỡng tía không lưu huỳnh
VKQD tía không lưu huỳnh có đặc tính sử dụng các hợp chất sulfide, thiosulphate làm chất cho điện tử. Chúng có khả năng sử dụng nhiều nguồn carbon hữu cơ khác nhau và các nguồn nitơ hữu cơ phức tạp. Một số có thể tăng trưởng trong điều kiện kỵ khí, vi hiếu khí và hiếu khí hoàn toàn. Dựa trên các đặc điểm này, nghiên cứu ứng dụng VKQD nhiều lĩnh vực trong nuôi trồng thủy sản.
a. Ứng dụng xử lý nước ao nuôi trong nuôi trồng thủy sản
Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học như carbohydrate, protein, chất béo… trong hoạt động nuôi trồng thủy sản thường gây tác hại lớn đối với môi trường thủy sản vì làm cạn oxy tan trong nước, gây chết tôm, cá…. Nước nuôi trồng thủy sản chứa hỗn hợp các hợp chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ là nguồn cơ chất tốt cho vi khuẩn tía không lưu huỳnh tăng trưởng trong điều kiện yếm khí và vi hiếu khí. Một số loài sử dụng được nitrate, một số loài có khả năng sử dụng N2. Dựa vào các đặc điểm trên, VKQD tía không lưu huỳnh được sử dụng nhiều trong xử lý nước ao nuôi tôm cá để xử lý NH4+/NH3, NO2.
Nghiên cứu của Xiaoping Zhang và công sự (2014) về khả năng làm giảm hàm lượng nitơ trong nước của chủng Rhodopseudamonas palustris phân lập được kết quả phân tích chất lượng nước cho thấy mức ammoniac nitơ, nitơ nitrit, tổng nitơ vô cơ và tổng nitơ trong nhóm điều trị thấp hơn đáng kể (p< 0,05) so với mức nitơ của các đối chứng.
Ngoài ra, VKQD được ứng dụng cùng với các vi sinh vật dị dưỡng yếm khí, vi hiếu khí và tảo trong các hệ thống làm sạch nước thải góp phần cải thiện và duy trì chất lượng nước phù hợp cho ao nuôi tôm cá.
b. Ứng dụng trong chuyển hóa các hợp chất sulfide (H2S) trong thủy sản
VKQD có thể sử dụng H2S có trong nước thải trong điều kiện kỵ khí. Hydrogen sulfide được tạo ra trong nước thải hữu cơ ở điều kiện kỵ khí và là sản phẩm phụ của quá trình khử dị hóa sulphate hoặc hô hấp kỵ khí sulphate.
Tìm năng ứng dụng các chủng VKQD trong việc xử lý H2S trong môi trường nước ao nuôi thông qua các nghiên cứu của Đỗ Thị Liên và cộng sự (2014) cho thấy việc bổ sung các chủng VKQD vào môi trường nuôi cá rô phi cho thấy hàm lượng H2S giảm đáng kể so với các lô đối chứng.
Nói chung vi khuẩn tía được coi là nhóm quang dưỡng quan trọng bởi vì chúng có thể khử một chất làm hôi môi trường và có tính độc cao là sulfide, và đóng góp xử lý vật chất hữu cơ trong các môi trường thiếu oxy do năng lực tự dưỡng của chúng. Hơn nữa, chúng còn có khả năng tiêu thụ hợp chất hữu cơ, trong đó vai trò của chúng là vi sinh vật quang dị dưỡng. Sinh khối của chúng còn được sử dụng để sản xuất các chất có hoạt tính sinh học có giá trị như ubiquinine, các chất kháng sinh, enzyme và làm thức ăn trong chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng thủy sản.
Năm 1988, Grada đã nghiên cưu sử dụng vi khuẩn quang hợp tía Chlorobiaceae để xử lý sulfide trong khi biogas với hiệu suất đạt 99,9%. Ngoài ra, sinh khối của vi khuẩn tía rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là vitamin B12. Tại Ấn Độ, có công nghệ sản xuất sinh khối của vi khuẩn tía ở dịch ly tâm từ phân gia súc dùng để làm thức ăn (cùng vi tảo) cho tôm hoặc cho ngao đạt hiệu quả rất khả quan. Có lẽ đây là thức ăn rất thích hợp cho thủy sản thân mềm và đang được ưa chuộng tên thị trường thế giới. Ở việt nam, nhóm vi khuẩn này đã và đang được chú trọng phân lập và tuyển chọn để ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như xử lý nước thả đậm đặc hữu cơ (Đỗ Thị Tố Uyên và cộng sự, 2003), phân hủy các hydrocarbon mạch vòng (Đinh Thị Thu Hằng và cộng cự, 2003), thu nhận các chất có giá trị sinh học như ubiquinine (Đỗ Thị Tố Uyên và cộng sự, 2005).
Bài viết của phòng nghiên cứu UV-Việt Nam. Bất cứ hình thức sao chép nào đều phải có trích dẫn nguồn từ UV-Việt Nam.
---anh-bia-01-3867.png)
