Nguyên tắc
Dựa trên sự khuếch đại một trình tự gene đích
Nguyên lý của real-time PCR
Real-time PCR là một phương pháp pcr mới. nó kiểm soát lượng huỳnh quang giải phóng ra trong phản ứng từ đó có thể biết được lượng sản phẩm PCR trong từng thời điểm (chu kỳ) của quá trình khuếch đại, trái ngược vơí PCR truyền thống chỉ biết được lượng sản phẩm được khuếch đại ở thời điểm cuối cùng của phản ứng khuếch đại
Kỹ thuật kiểm tra enzyme vi sinh vật
Kỹ thuật kiểm tra enzyme ELISA
Dựa trên nguyên tắc kháng thể - kháng nguyên
Kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật ở mức tế bào
Kỹ thuật kiểm tra vi sinh vật phát quang
Nguyên tắc:
Dựa vào sự phát hiện ATP thông qua enzyme luciferase à sự phát sáng
Ưu điểm
Phát hiện nhanh
Nhạy vì có thể phát hiện 1 pg ATP tương ứng với 1000 tế bào vi khuẩn
Nhược điểm
Dễ bị dương tính giả
Chi phí cao
Kỹ thuật kiểm tra vi khuẩn đánh giá chất lượng nước
Kỹ thuật MPN
Viết tắt: Most Probably Number
Dựa trên nguyên tắc pha loãng tới hạn
Nguyên tắc
Mẫu được pha thành một dãy thập phân liên tiếp và mẫu được đưa vào môi trường thích hợp
Ủ và đọc số ống dương tính
Tra bảng Mac – crady à tính toán số lượng
Kỹ thuật màng lọc
Sử dụng để định lượng VSV trong các mẫu lỏng như nước sinh hoạt, nước thải, sữa …
Sử dụng màng lọc vô trùng có kích thước nhỏ (0,27 mm và 0,45 mm)
Các chỉ tiêu phân tích
Coliforms tổng số
E.Coli
Enterobacteria
Và tùy theo các chỉ tiêu phân tích mà ta sử dụng các loại môi trường thích hợp
10. Công nghệ vi sinh vật hiện đại bảo vệ môi trường và phát triển bền vứng
Công nghệ gene và bảo vệ môi trường
Ứng dụng công nghệ chuyển gene để tạo các biosensor
Biosensor
Một số hợp chất được sử dụng để phát hiện sự ô nhiễm trong nguồn nước
Cytochrome P450A carbohydrate thơm và dioxin
Methallothionine kim loại
Chỉ thích hợp nước thải có mức độ ô nhiễm lớn
sử dụng các cảm biến sinh học
Sử dụng các gene mã hóa cho GFP gắn vào các promoter đáp ứng nước thải
Các promoter đó bao gồm:
Gene mã hóa cho protein shock nhiệt hoặc methallothionein stress, kim loại nặng, độc tố hóa học
Gene chứa các yếu tố đáp ứng với estrogen
Gene chỉ thị khối u carcinogene
Công nghệ tế bào và bảo vệ môi trường
Là công nghệ nuôi tế bào trong môi trường nhân tạo à thay đổi theo ý muốn con người nhằm mục đích tạo ra chế phẩm và thành phần sinh vật sản xuất, cải tạo giống hoặc tạo giống mới.
Sử dụng công nghệ tế bào kết hợp công nghệ gene à một loạt giống cây trồng mới có sản lượng cao, chất lượng tốt, kháng bệnh, tạo các chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học.
Công nghệ enzyme và bảo vệ môi trường
Các enzyme oxidoreductase
Các enzyme peroxidase phân lớp EC 1.11
Catalase
Xúc tác phản ứng phân hủy đặc hiệu H2O2
Ngoài ra, catalase còn có thể phân hủy formaldehyde, acid formic và alcohol
Đây là những chất độc hại đối với môi trường được thải ra từ các nhà máy chế biến sữa, phomat hoặc các nhà máy dệt, sợi
Cùng với các enzyme peroxidase, manganese peroxidase à phát hiện một số kim loại như Hg+2, Pb+2, Cd+2, Cr+6, Mn+2
HRP (Horseradish peroxidase)
Có thể xúc tác phản ứng oxy hóa phổ rộng gồm:
các hợp chất thơm độc: biphenol, aniline, benzidine
các hợp chất thơm dị vòng như hydroxyquinoline và arylamine
carcinogen như benzidine và naphthylamine
Sản phẩm à polymer hóa à kết tủa à loại bỏ qua quá trình lắng đọng hoặc lọc
Phù hợp với xử lý nước thải vì không bị biến tính ở phổ rộng pH và nhiệt độ
Các enzyme oxidase thuộc phân lớp EC 1.1
Một số enzyme phân lớp khác: polyphenol oxidase
Lignin là một polysaccharide của thành tế bào thực vật, là một polymer có rất nhiều vòng thơm à không ưa nước à rất khó phân hủy
Về cấu tạo, lignin gồm các mạch phenylpropanoid phức tạp không đồng nhất à việc phân hủy sinh học lignin cần phải có hệ enzyme oxy hóa mạnh
Hai enzyme có hoạt tính mạnh có khả năng phân giải lignin là
Ligninase (lignin peroxidase)
Manganese peroxidase
Manganese peroxidase
Thực hiện phản ứng oxy hóa nhưng phụ thuộc vào sự có mặt của Mg2+ và đệm
Thực tế, MnP xúc tác phản ứng oxy hóa khử Mn(II) thành Mn(III) à phức hợp Mn(III)
Lignin peroxidase
Là một enzyme ngoại bào có ở nấm mốc Phanerochaete chrysosporium
Có khả năng gây khoáng hóa một số hợp chất vòng thơm khó xử lý và oxy hóa một lượng lớn các hợp chất phenol và hợp chất thơm đa vòng
Ứng dụng để xử lý rác thải nguy hiểm, khó phân hủy
Các enzyme oxidase
L – galactonolactone oxidase
Là enzyme xúc tác phản ứng đặc hiệu là phản ứng oxy hóa L-galactono-1,4-lactone thành L-ascorbate
L-galactonolactone oxidase từ nấm men Candida norvegensis có thể được dùng để biến galactose từ quá trình thuỷ phân lactose trong dịch sữa chua thành axit L-ascorbic.
Enzyme này đã được thử nghiệm xử lý nước thải của nhà máy chế biến sữa.
Một số enzyme phân lớp khác
Tyrosinase
Còn gọi là polyphenol oxydase, phenolase hay catecholase xúc tác cho hai phản ứng liên tiếp:
phản ứng thứ nhất là phản ứng thuỷ phân monophenol nhờ oxy phân tử thành các o-diphenol
phản ứng thứ hai là phản ứng dehydrogen hoá các o-diphenol nhờ oxy thành các o-quinon.
Các quinon thường không bền à bị polymer hóa thành các hợp chất không tan và dễ dàng bị loại bỏ
Được cố định trên chitosan để xử lý nước thải phenol (loại bỏ 100% phenol)
Việc cố định tyrosinase có ưu điểm trong việc giữ lại được các enzyme trong bản thể phản ứng và bảo vệ chúng không bị mất hoạt tính khi thực hiện các phản ứng với quinon.
Tyrosinase được cố định vẫn giữ được hoạt tính sau 10 ngày.
Laccase
Là một enzyme kim loại xúc tác cho phản ứng oxy hóa hydroquinone thành benzoquinone
Trung tâm hoạt động của enzyme này có ion Cu2+ tham gia
Dùng laccase cố định trên chất mang à xử lý thuốc nhuộm anthraquinonic à làm giảm 80% độ độc
Các enzyme hydrolase
Các enzyme thủy phân amylose
Các enzyme thủy phân cellulose
Các enzyme thủy phân pectin
Các enzyme thủy phân protein
Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen
Các enzyme thủy phân amylose
Nhờ vào hệ enzyme amylase gồm 4 enzyme là a - amylase, b - amylase, amylose 1,6 – glucosidse, glucoamylase
Có ý nghĩa quan trọng trong việc phân hủy phế thải chứa các nguồn tinh bột từ các làng nghề làm bún, bánh đa, bánh cuốn, chế biến nông sản ngô, khoai, sắn
Các enzyme thủy phân cellulose
Được phân giải nhờ vào hệ enzyme cellulase gồm có 4 enzyme: Enzyme C1 (cellobiose dehydrolase), endoglucanase, exoglucanase và b - glucosidase
Ứng dụng để xử lý chất thải từ các nhà máy giấy à thu được ethanol
Các enzyme thủy phân pectin
Pectin là heterosaccharide của thành tế bào thực vật, có cấu tạo mạch dài tạo nên bởi các đơn vị monosaccharide, gồm các liên kết (1,4)-α-D-galacturonic acid và các methyl ester
Là thành phần rất khó phân hủy. Dựa vào nấm mốc A. japonicus người ta đã tách được enzyme pectinase và pectinesterase có khả năng phân hủy pectin
Các enzyme phá hủy hợp chất chứa halogen
Chia làm 2 loại: haloalkane dehalogenase và haloacid dehalogenase
Atrazine là một chất độc diệt cỏ hầu như hoàn toàn không tan trong nước (33 mg/lít), nhưng nồng độ cho phép trong nước là 0,2 mg/lít.
Pseudomonas sp. strain ADP có khả năng chuyển hoá atrazine do tiết ra Atrazine chlorohydrolase xúc tác phản ứng chuyển hoá atrazine biến atrazine độc, không tan thành các sản phẩm tan được và không độc.
Các lớp enzyme khác
Enzyme tham gia vào quá trình khử kim loại nặng – As
Enzyme tham gia xử lý các chất có hoạt tính bề mặt
Enzyne xử lý chất thải cyanur, cyanid hydratase
Enzyme khử kim loại nặng – Arsen
Con người tiếp xúc với arsen thông qua không khí, thức ăn và nước uống. Lượng arsen đi vào cơ thể hẳng ngày khoảng 20 – 300 μg với 25% là arsen vô cơ, còn lại là hữu cơ
Các dạng arsen hữu cơ như arsenocholin, arsenobetain tương đối không độc còn các dạng arsen vô cơ lại rất độc
Nguyên tắc của việc xử lý: chuyển hóa arsenite (hóa trị III) thành arsenate (hóa trị V) hoặc chuyển dạng arsen vô cơ thành dạng hữu cơ
Enzyme arsenate reductase (còn gọi là arsenite oxidase) từ chủng Alcaligenes faecalis, xúc tác cho phản ứng chuyển hoá Arsenite (hoá trị III) rất độc thành Arsenate (hoá trị V) ít độc hơn [36],
Arsenate reductase (donor) (còn gọi là glutaredoxin), từ chủng Chrysiogenes arsenatis xúc tác phản ứng chuyển hoá arsenite
Enzyme xử lý các chất có hoạt tính bề mặt
Là các chất hữu cơ có tính phân cực mạnh và là thành phần cơ bản của chất tẩy rửa
Alkylsulfatase từ Pseudomonas putida hoặc từ Pseudomonas aeruginosa có thể làm giảm hiệu suất các chất có hoạt tính bề mặt. Enzyme này đặc hiệu với các gốc alkyl sulfate, và có thể phá huỷ hoàn toàn gốc alkyl sulfate, alkyl ethoxy sulfate hoặc aryl sulfonate trong các chất có hoạt tính bề mặt.
Tuy nhiên, trên thực tế, enzyme này không thể phân hủy alkane sulfonate. Nói chung, alkylsulfatase hứa hẹn một ứng dụng trong tương lai về việc xử lý một phạm vi rộng các chất có hoạt tính bề mặt có trong nước thải.
Enzyme xử lý cyanur - cyanide hydratase
Cyanur là sản phẩm trung gian của các quá trình tổng hợp tơ sợi, cao su, dược liệu, quặng mỏ, mạ kim
Một số loài thực vật, VSV có khả năng sinh ra cyanur
Cyanur ức chế quá trình trao đổi chất à gây chết người và sinh vật khác
Cyanide hydratase hoặc formamide hydrolyase là một enzyme có khả năng chuyển hoá cyanide trong nước thải công nghiệp thành amoniac và formate thông qua một bước phản ứng
Cyanide hydratase được phân lập từ một vài loại nấm và được tạo ra từ nấm khi nồng độ cyanur thấp
Enzyme xử lý cyanur - cyanide hydratase
Một số vi khuẩn gram âm có khả năng sản xuất ra enzyme cyanidase có ái lực, độ bền cao, có khả năng loại bỏ cyanur ở nồng độ rất thấp
Hoạt tính của cyanidase không bị ảnh hưởng bởi các ion thông thường có mặt trong nước thải (ví dụ như Fe2+, Zn2+ và Ni2+), hay bởi các chất hữu cơ như acatat, formamide, acetamide và acetonitrile.
pH tối ưu trong khoảng 7.8-8.3 và mất hoạt tính hoàn toàn, không phục hồi khi pH cao hơn 8.3
Công nghệ lên men và bảo vệ môi trường
Công nghệ lên men đã có lịch sử lâu đời và thu được nhiều thành tựu đáng kể
Công nghệ lên men được ứng dụng để sản xuất các chế phẩm vi sinh ứng dụng trong xử lý môi trường
Bao gồm các công nghệ như lên men chìm, lên men bán rắn …
Công nghệ sản xuất sạch
Sản xuất sạch là công nghệ sản xuất giảm thấp tiêu hao vật liệu và năng lượng nhằm ngăn chặn có hiệu quả vật ô nhiễm và phế thải
Công nghệ sản xuất sạch là một chuyển biến của kỹ thuật sản xuất khống chế ô nhiễm công nghiệp
Công nghệ sản xuất sạch bao gồm nhiều lĩnh vực như khai thác mỏ, luyện kim bằng vi sinh vật, khai thác dầu mỏ bằng vi sinh vật, sản xuất hóa chất bằng vi sinh vật.
Vi sinh vật thân thiện với môi trường
Chất ngưng kết vi sinh vật
Phân bón vi sinh
Thuốc trừ sâu sinh học
Chất ngưng kết vi sinh vật
Là một chất xử lý nước thải mới, hiệu quả cao, không độc, không gây ô nhiễm trở lại, không chỉ ngưng kết nhanh mà còn làm mất màu nước thải, đặc biệt có hiệu quả đối với chất thải có nồng độ cao
Chất ngưng kết VSV là một loại quan trọng của chất ngưng kết cao phân tử sinh vật thiên nhiên do có nhiều VSV sinh trưởng nhanh, dễ sản xuất công nghiệp,
Đặc trưng của chất ngưng kết vi sinh vật
Tính năng phân giải nhanh
Không độc, không có hại
Không gây hiện tượng ô nhiễm lần sau
Ứng dụng rộng rãi trong thực tế
Làm mất màu nhanh
Giá thành thấp
Phân bón vi sinh
Là chế phẩm đặc hiệu của vi sinh vật sống có hiệu quả làm phân bón. Trong quá trình sống, chúng sẽ tăng cường cung cấp dinh dưỡng
Phân vi sinh gồm nhiều loại như vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn nốt sần cây họ Đậu
Phân vi sinh vật có nhiều ưu điểm như độ phì tốt, hiệu quả lâu, không độc hại, không có tác dụng phụ, không gây ô nhiễm môi trường, giá thành thấp.
Thuốc trừ sâu sinh học
Thuốc trừ sâu vi khuẩn
Thuốc trừ sâu virus
Thuốc trừ sâu bằng nấm
Thuốc diệt cỏ vi sinh vật
Chất hoạt tính bề mặt vi sinh vật
Thuốc trừ sâu vi khuẩn
Chế phẩm thuốc trừ sâu vi khuẩn được sử dụng nhiều nhất là Bt (Bacillus thuringensis)
Sâu bệnh có khả năng kháng rất chậm, sau 25 lứa sẽ có 1 lứa kháng thuốc à thay thuốc hoặc tăng nồng độ
Có thể sử dụng kết hợp với thuốc hóa học
Thuốc trừ sâu virus
Hai loài virus được sử dụng làm chế phẩm là NPV (virus đa diện kiểu nhân) và GV (virus thể hạt)
Phương pháp sản xuất là nuôi trên tế bào sống của côn trùng và mô tế bào
Hiện nay vấn đề chủ yếu là giá thành sản xuất và tính ổn định trên đồng ruộng
Thuốc trừ sâu bằng nấm
Là thuốc trừ sâu có sản lượng nhiều sau vi khuẩn
So với vi khuẩn, chúng có 2 ưu điểm:
Phạm vi vật chủ rộng, có thể lây nhiễm nhiều loại côn trùng
Có thể giết chết nhiều loại chích hút như ve, rệp sáp
Nhược điểm:
Lượng dùng lớn, giá thành cao
Thời gian bảo quản sản phẩm thấp
Thuốc diệt cỏ vi sinh vật
Chế phẩm VSV gây bệnh cho cỏ dại à không theo kịp thuốc hóa học
Streptomyces có thể ức chế cỏ dại, không ảnh hưởng đến vườn cây à có thể được ứng dụng
Chất hoạt tính bề mặt vi sinh vật
Là chất làm giảm sức căng bề mặt. Chúng có 1 đầu ưa nước và 1 đầu kỵ nước và có thể làm chất dinh dưỡng
Chất hoạt tính bề mặt VSV không tan trong nước à không ảnh hưởng đến môi trường
Được ứng dụng rộng rãi trong khai thác dầu mỏ, phân giải các chất hữu cơ trong đất và mỏ dầu khí
Có thể làm thuốc chữa bệnh như Rhodococus erythropolis, Pseudomonas có thể được sử dụng để chữa bệnh do virus
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |