Tìm hiểu chủng vi sinh Clostridium và ứng dụng trong xử lý nước thải

Theo wikipedia, Clostridium (Tên của chúng xuất phát từ tiếng Hy Lạp (κλωστήρ), có nghĩa là trục quay) là một dòng trực khuẩn Gram dương thuộc họ Firmicutes. Đây là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có thể sinh sôi nảy nở khi môi trường không thuận lợi. Để tìm hiểu sâu hơn về chủng vi sinh này trong thực tế, hãy cùng Biogency theo dõi chi tiết trong bài viết này nhé! 

1/ Clostridium trong mẫu bệnh học

Chủng Clostridium bao gồm khoảng 100 loài, một số loài sống tự do trong môi trường, trong khi những loài khác tồn tại như những mầm bệnh tiềm ẩn cho con người. Trong nhóm này, có bốn loại vi khuẩn chính gây bệnh cho người:

• Clostridium botulinum: có khả năng sinh độc tố trong thức ăn, gây ra các vết thương do ngộ độc thịt.

• Clostridium difficile: một mầm bệnh cơ hội hiện diện trong hệ vi sinh vật đường ruột, phát triển khi có điều kiện tốt, đặc biệt là trong quá trình điều trị kháng sinh gây ra viêm đại tràng.

• Clostridium perfringens: có tên ban đầu là Clostridium Welchii, đây là nguyên nhân của nhiều hội chứng từ ngộ độc thực phẩm đến hoại thư ở thể khí. Loài này cũng tạo ra độc tố ruột gây sỏi thận ở cừu và dê. Lợi ích của Clostridium perfringens là thay thế nấm men trong phương pháp làm bánh mì muối.

• Clostridium tetani: tác nhân gây bệnh uốn ván.

Đặc điểm chung của vi khuẩn thuộc giống Clostridium botulinum là khả năng sản xuất độc tố thần kinh. Hiện có bảy chất độc được đặt tên bằng các chữ cái (A-G). Hầu hết các chủng tạo ra cùng một chất độc thần kinh nhưng cũng có nhiều chất độc khác đã được báo cáo. Vi khuẩn botulinum sản xuất độc tố B và F được phân lập từ các trường hợp ngộ độc thịt ở người ở New Mexico và California. Ngoài việc phát hiện ra độc tố F, một loại độc tố mới Bf thuộc nhóm B cũng được phát hiện.

Tham khảo: Chủng vi sinh Desulfovibrio và khả năng xử lý nước thải

2/ Clostridium trong công nghiệp

Vi khuẩn Clostridium thermocellum có khả năng tổng hợp ethanol từ chất thải lignoxenluloza nên nó là ứng cử viên tiềm năng cho công nghiệp sản xuất etanol. Loài này cũng không cần oxy và có đặc tính ưa nhiệt giúp giảm thiểu chi phí làm làm mát trong hệ thống.

Năm 1916, Chaim Weizmann lần đầu tiên sử dụng Clostridium acetobutylicum để sản xuất axeton và biobutanol từ tinh bột để tổng hợp thuốc súng và thuốc nổ TNT.

Vi khuẩn kỵ khí Clostridium ljungdahlii, được phát hiện gần đây trong phân gà thương mại, có thể sản xuất ethanol từ các nguồn chỉ có cacbon, bao gồm khí tổng hợp, một hỗn hợp carbon monoxide và hidro được tạo ra từ quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối.

Ngoài ra, các axit béo có thể được men chuyển thành axit dicarboxylic chuỗi dài và thành 1,3-propanediol bằng cách sử dụng Clostridium dioxide. Các gen từ loài Clostridium thermocellum được chuyển vào chuột đã được biến đổi gen để tạo ra cellulase. Thí nghiệm này được sử dụng để nghiên cứu cách cải thiện khả năng tiêu hóa ở động vật dạ dày đơn. (Kết quả thu được bởi Hall et al. Xuất bản năm 1993)

Các loài không gây bệnh thuộc giống Clostridium có thể giúp điều trị các bệnh như ung thư. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Clostridium có khả năng nhắm mục tiêu có chọn lọc các tế bào ung thư. Một số loài khác có thể xâm nhập và sinh sản trong các khối u rắn. Do đó, một số loài Clostridium được sử dụng để đưa các protein điều trị vào các khối u. Việc sử dụng các loài Clostridium đã được sử dụng trong một số kỹ thuật tiền lâm sàng.

3/ Chủng Clostridium làm chất nền phân hủy sinh học trong nước thải

Theo nghiên cứu, bể xử lý SBR nước thải chế biến sữa (V = 100mL) được sử dụng để sản xuất VFA trong cùng điều kiện hoạt động với nghiên cứu hiện tại (pH = 10) bằng cách sử dụng ba chất nền khác nhau là nước thải chế biến sữa nước thải sản xuất pho mát và chất nền glucose. Trong kết quả của các nghiên cứu này, VFA cao nhất thu được là 1942 ± 120 mg COD/L từ nước thải chế biến sữa, 1993 ± 58 mg COD/L từ nước thải sản xuất pho mát và 2975 ± 12 mg COD/L từ glucose (ở pH ban đầu 10). 

Mặc dù mở rộng quy mô (lớn hơn 14 lần) và bể phản ứng ASBR khác nhau, việc tăng cường sinh học đã cải thiện tổng sản lượng VFA hơn hai lần so với các nghiên cứu trước đây (ở nước thải chế biến sữa và nước thải sản xuất pho mát). Ngoài ra, không chỉ từ chất nền phức hợp mà còn từ chất nền glucose, chất tăng sinh sinh học tăng cường 1,5 lần tổng sản lượng VFA.

Quá trình sản xuất và thành phần VFA có mối liên hệ chặt chẽ với nước thải. Do đó, chiến lược phân tích sinh học phải được thiết kế dựa trên đặc điểm nước thải và sản lượng mong muốn. Tổng sản lượng VFA được đưa ra cùng với sự tăng trưởng của Clostridium butyricum và sản xuất axit butyric trong bể sinh học.

Dựa trên kết quả phân tích tương quan, tốc độ tăng trưởng của Clostridium butyricum đã cải thiện sản xuất axit butyric. Tuy nhiên, không chỉ sản xuất axit butyric mà còn sản xuất các loại axit khác được tăng cường bởi sự phân hủy sinh học của Clostridium butyricum. Do đó, các tác động của phân đoạn sinh học cũng được đánh giá liên quan đến thành phần VFA rất nhiều.

Tham khảo: Chủng vi sinh Bacillus liên quan đến khả năng phân hủy chất hữu cơ của sản phẩm IND

4/ Chủng vi sinh Clostridium trong Microbe-Lift Biogas

Vi sinh kỵ khí Microbe-Lift BIOGAS chứa các chủng vi sinh kỵ khí được chọn lọc có hoạt tính mạnh đó là Clostridium butyricum, Clostridium sartagoforme.

+ Clostridium butyricum: đóng vai trò như một chất đệm với chức năng chuyển hóa lên men, tăng cường sản xuất axit butyric giúp đẩy nhanh tiến trình xử lý chất ô nhiễm.

+ Clostridium sartagoforme: là vi khuẩn sinh bào tử kỵ khí, xác định vi khuẩn này có ưu thế tự nhiên trong việc chống lại tác động của dịch tiêu hóa và thích nghi với môi trường yếm khí của đường tiêu hóa. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chủng này có thể phân hủy cellulose vi tinh thể, carboxymethyl cellulose và chitin, và các chất chuyển hóa của nó bao gồm axit fomic, axit axetic, axit propionic, axit lactic, axit butyric, axit isovaleric và hydro.

Chức năng chính của chủng Clostridium trong chế phẩm sinh học Microbe-Lift Biogas:

• Giúp tăng cường quá trình phân hủy sinh học diễn ra nhanh chóng 
• Phân hủy được những thành phần đặc trưng như dầu mỡ, cellulose,… hoặc xử lý riêng biệt cho dạng nước thải đặc trưng chứa: dầu, nhiễm mặn,…

Tham khảo: Chủng vi sinh Nitrosomonas và Nitrobacter 

__________________________

Qua bài viết trên mong rằng có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về chủng Clostridium cùng với ứng dụng thực tế của chủng này trong quá trình xử lý nước thải. Để được tư vấn chi tiết hơn về các phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency theo Hotline: 0909 538 514

Tài liệu tham khảo:

• https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0259715 
• https://vi.wikipedia.org/wiki/Clostridium#cite_note-UK8-3 
• https://en.wikipedia.org/wiki/Clostridium_butyricum 
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1198743X15009143

Chịu trách nhiệm nội dung

Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh