Aromatic hydrocarbon degradation of biofilm formed by microorganisms on cellulose material at 50 litre modules

Biofilms are defined as community of microorganisms which are irreversibly or reversibly attached on solid surfaces. These microorganisms are embedded in a self-produced exopolysaccharide matrix, and exhibit different growth and bioactivity compared with planktonic cells. With their high biomass density, stability, and potential for biodegradation of recalcitrant compounds contained in oil contaminated wastewater such as aromatic hydrocarbons. Aromatic hydrocarbons are the main constituents of petroleum and its refined products. These compounds are also quantitatively the main environmental pollutants worldwide. In this report, cellulose material was used as a carrier for forming biofilm by microorganisms to remove of these components. Cellulose material is considered as inexpensive, available, sustainable, little waste production and can be recycled. As a result, the microorganisms were successful to adhere on cellulose material at 50 liter module with cell density of 4.3x108 CFU/ml after 7 day-incubation. Under the scanning electron microscope with the 1500 magnification, the microbial cells had a very high density, closely linked together and firm adhesion on the cellulose material. The mixture species biofilm attached on cellulose carrier at 50 liter module had the ability to degrade 80.1, 78.3, 60.0, 98.5 and 91.2% of anthracene, fluorene, naphthalene, phenol and pyrene after 7 days, respectively. The obtained results showed that biofilm formed by multiple bacterial strains attached on cellulose material may considerably increase the degrading efficiency of aromatic hydrocarbon compounds. The results also indicated that cellulose material is suitable carrier to choose in removal of aromatic hydrocarbon contaminated wastewater. These results are considered as new approach to apply microbial films on cellulose material to degrade oil polluted waste-water in the environment

Optimization production conditions of photosynthetic purple bacteria biomass at pilot scale to remove sulphide from aquaculture pond

For the purpose of sulphide removal in aquaculture ponds, three strains (name: TH21, QN71, QN51) were isolated and selected with the highest sulphide removal activity from Thanh Hoa and Quang Ninh coastal zones. These strains have identified and tested in a number of aquaculture ponds in different areas with good water quality results. With the objective of purple non sulfur bacteria biomass production containing 3 selected strains for wide application and suitable price for farmers, in this study, we study on optimum conditions of mixed purple non sulfur bacteria biomass production at pilot scale. The results showed that the sources of substrates were soybean meal (1g/l) and acetate (0.5g/l). These substrates are low cost, easy to find, convenient in large culture. The mixture of photosynthetic bacteria can be cultured in glass tanks, under micro aerobic and natural lighting conditions that produce highly concentrated photosynthetic bacteria and lowest rest media.Nhằm mục tiêu xử lý sulphide trong môi trường nuôi trồng thủy sản, chúng tôi đã phân lập và lựa chọn được ba chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng loại bỏ sulphide cao nhất ký hiệu TH21, QN71, QN52 từ các vùng ven biển Thanh Hóa và Quảng Ninh. Các chủng này đã được định loại và thử nghiệm tại một số ao nuôi thủy sản ở các vùng khác nhau thu được kết quả tốt về chất lượng nước. Để tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp từ 3 chủng lựa chọn được ứng dụng rộng rãi và có giá thành phù hợp cho nông hộ, trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện sản xuất sinh khối hỗn hợp 3 chủng vi khuẩn tía quang hợp ở quy mô pilot. Kết quả cho thấy đã tìm kiếm được nguồn cơ chất là bột đậu tương (1g/l) và acetate (0.5g/l) là những chất có giá thành thấp, dễ tìm kiếm, thuận tiện trong nhân nuôi ở quy mô lớn. Hỗn hợp vi khuẩn tía quang hợp có thể nuôi trong các bể kính, ở điều kiện vi hiếu khí, có ánh sáng chiếu tự nhiên có thể sản xuất được chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp có mật độ cao, cơ chất còn lại sau sản xuất là ít nhất

Optimization production conditions of photosynthetic purple bacteria biomass at pilot scale to remove sulphide from aquaculture pond

For the purpose of sulphide removal in aquaculture ponds, three strains (name: TH21, QN71, QN51) were isolated and selected with the highest sulphide removal activity from Thanh Hoa and Quang Ninh coastal zones. These strains have identified and tested in a number of aquaculture ponds in different areas with good water quality results. With the objective of purple non sulfur bacteria biomass production containing 3 selected strains for wide application and suitable price for farmers, in this study, we study on optimum conditions of mixed purple non sulfur bacteria biomass production at pilot scale. The results showed that the sources of substrates were soybean meal (1g/l) and acetate (0.5g/l). These substrates are low cost, easy to find, convenient in large culture. The mixture of photosynthetic bacteria can be cultured in glass tanks, under micro aerobic and natural lighting conditions that produce highly concentrated photosynthetic bacteria and lowest rest media.Nhằm mục tiêu xử lý sulphide trong môi trường nuôi trồng thủy sản, chúng tôi đã phân lập và lựa chọn được ba chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng loại bỏ sulphide cao nhất ký hiệu TH21, QN71, QN52 từ các vùng ven biển Thanh Hóa và Quảng Ninh. Các chủng này đã được định loại và thử nghiệm tại một số ao nuôi thủy sản ở các vùng khác nhau thu được kết quả tốt về chất lượng nước. Để tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp từ 3 chủng lựa chọn được ứng dụng rộng rãi và có giá thành phù hợp cho nông hộ, trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện sản xuất sinh khối hỗn hợp 3 chủng vi khuẩn tía quang hợp ở quy mô pilot. Kết quả cho thấy đã tìm kiếm được nguồn cơ chất là bột đậu tương (1g/l) và acetate (0.5g/l) là những chất có giá thành thấp, dễ tìm kiếm, thuận tiện trong nhân nuôi ở quy mô lớn. Hỗn hợp vi khuẩn tía quang hợp có thể nuôi trong các bể kính, ở điều kiện vi hiếu khí, có ánh sáng chiếu tự nhiên có thể sản xuất được chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp có mật độ cao, cơ chất còn lại sau sản xuất là ít nhất

Enhancement diesel oil degradation by using biofilm forming bacteria on biochar

Biochar is defined as a carbon-rich, fine-grained, porous substance, which is produced by pyrolysis biomass with little or no oxygen. Biochar is usually produced from crop residues, wood biomass, animal litters, and solid wastes. Recently, biochar is increasingly receiving attention as an environmental-friendly approach, especially as a climate change mitigation strategy. Biochar is especilly demonstrated to remove diesel oil (DO) from soil and water. In this report, 4 biofilm forming bacteria including Klepsiella sp. VTD8, Pseudomonas sp. BQN21, Rhodococcus sp. BN5 and Stenotropomonas sp. QND8 were used to attach to biochar produced from husk to estimate the capacity of their DO removal. As the results, removal efficiency of biofilm formed by each strain VTD8, BQN21, BN5 and QND8 were 67, 73, 75 and 68 % with initial concentration of 39 g/l, respectively. On the other hand, mix species biofilm attached to husk carrier and without carrier degraded 98 and 78 %. Using husk without bacteria as absortion control, the amount of DO removal was 23 %. These results gave hint that using biochar produced from husk as carrier for biofilm forming bacteria to attach may increase efficiency of DO pollution treatment.Than sinh học (biochar) là một chất xốp có các gốc carbon và có nguồn gốc từ quá trình nhiệt phân sinh khối các loại chất thải, động, thực vật,… dưới điều kiện hạn chế oxy hoặc không có oxy. Hiện nay biochar đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường. Đặc biệt các biochar còn được chứng minh là có thể xử lý dầu diesel (diesel oil - DO) có trong đất và nước. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng 4 chủng vi khuẩn tạo màng sinh học tốt là Klepsiella sp. VTD8, Pseudomonas sp. BQN21, Rhodococcus sp. BN5 và Stenotropomonas sp. QND8 để gắn lên chất mang là biochar làm từ trấu nhằm đánh giá hiệu quả xử lý DO của chúng. Kết quả cho thấy, sau 7 ngày, các chủng VTD8, BQN21, BN5 và QND8 có khả năng phân hủy 67, 73, 75 và 68 % DO với hàm lượng ban đầu là 39 g/l. Trong khi đó, hiệu suất của màng sinh học tạo thành bởi hỗn hợp các chủng này khi không có chất mang biochar trấu và khi có chất mang biochar trấu lần lượt là 78 và 98 %. Còn sử dụng chất mang biochar trấu không có vi sinh vật làm đối chứng thì thu được hiệu suất hấp phụ DO là 23 %. Như vậy, kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng biochar trấu làm chất mang cho các chủng vi khuẩn tạo màng sinh học để nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm dầu

Pyrene degradation of biofilm-forming Paracoccus sp. DG25 isolated from oil polluted samples collected in petroleum storage Duc Giang, Hanoi: Research article

In this study, a well biofilm-forming bacterial strain was isolated from oil contaminated water and sediment samples collected in petroleum storage Duc Giang, Hanoi. It was identified as Paracoccus sp. DG25 and registered in the GenBank database with the accession numbers KJ608354. Several biophysical and bio-chemical conditions for the biofilm formation of the strain were estimated such as pH, temperature, carbon sources and nitrogen sources. As the results the biofilm forming capacity was highest at pH 7, 37 oC, on maltose and supplemented with KNO3. Using these optimal conditions, the formed biofilm degraded 76.07 % of pyrene after 7 day-incubation, with the initial concentration of 300 ppm by high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis. To our knowledge, there is rare publication on pyrene degradation by biofilm-forming bacteria. Therefore, the obtained results show that biofilm formed the strain Paracoccus sp. DG25 may considerably increase the degrading efficiency of pyrene and may lead to a new approach to treat polycyclic aromatic hydrocarbons containing in petroleum oil contaminated water in Vietnam.Trong nghiên cứu này, từ các mẫu đất và nước nhiễm dầu lấy tại kho xăng Đức Giang, Hà Nội, chúng tôi đã phân lập được chủng vi khuẩn có khả năng tạo màng sinh học tốt. Chủng vi khuẩn này đã được phân loại và định tên là Paracoccus sp. DG25 với số đăng ký trên ngân hàng Gen là KJ608354. Chúng tôi cũng đã nghiên cứu một số điều kiện hóa lý ảnh hưởng tới khả năng hình thành màng sinh học như pH, nhiệt độ, nguồn Carbon và nguồn Nitơ. Kết quả cho thấy, chủng DG25 có khả năng tạo màng tốt nhất ở các điều kiện pH 7, 37 oC, nguồn Carbon là maltose và nguồn Nitơ là KNO3. Sử dụng các điều kiện tối ưu này để tạo màng và đánh giá khả năng phân hủy pyrene của màng tạo thành. Bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp, chúng tôi đã đánh giá được hàm lượng pyrene bị phân hủy sau 7 ngày nuôi tĩnh bởi màng sinh học của chủng DG25 lên tới 76,07 % với nồng độ ban đầu là 300 ppm. Cho tới nay, chưa có nhiều công bố về hiệu quả phân hủy pyrene của các chủng vi khuẩn tạo màng sinh học. Do vậy, kết quả đạt được này mở ra khả năng sử dụng màng tạo thành bởi chủng DG25 để nâng cao hiệu quả phân hủy pyren và có thể mở ra phương pháp mới nhằm xử lý các hợp chất hydrocarbon thơm có trong nước ô nhiễm dầu ở Việt Nam

Isolation and selection of probiotic bacteria capable of forming biofilm for fermenting soybean meal

Soybean meal (SBM) is residua product after oil extraction, the SBM with 48% protein is used for poultry, cattle. The SBM contains significant amount of anti-nutritional factors. Degradation of most antigenic proteins and protease inhibitors in SBM fermented by fungal, yeast and bacterial strains. Soybean fermented products are used as feed for livestock or aquaculture. Recently, biofilm forming microorganisms were broadly applied for fermentation process using substrates such as rice bran, corn, soybean meal ... to produce probiotics. In this study, we isolated and selected beneficial microbial strains that are capable of well biofilm forming, produce digestive enzymes and resist pathogenic microorganisms to ferment of soybean meal. The result showed that, four microorganism strains including NA5.3; TB2.1; TB4.3 TB4.4 had ability of forming higher biofilm, producing digestive enzymes such as amylase, protease and cellulose. Among them, NA5.3 and TB 4.4 strains had anti-pathogenic bacteria capacity such as Vibrio parahaemolyticus; Enterococcus faecalis; Bacillus cereus and Escherichia coli. Four selected strains were checked effection of pH, temperature, NaCl and bile salt concentration to their biofilm formation. The result indicated suitable conditions for forming biofilm at pH 6-8 range; temperature range 30-37°C; NaCl concentration of 0-3%, bile salt concentration of 0.5-2%. The selected strains grew well during solid fermentation process, achieved 1011 CFU/gram.Khô đậu nành là sản phẩm còn lại từ quá trình ép dầu chứa tới 48% protein thô và thường được sử dụng làm thức ăn cho gia cầm, gia súc. Nhưng trong khô đậu nành còn chứa một lượng đáng kể một số chất ức chế dinh dưỡng, các chất ức chế này lại được phân hủy bởi quá trình lên men nhờ một số loài vi khuẩn, nấm mốc hay nấm men. Sản phẩm lên men khô đậu tương được sử dụng làm thức ăn cho gia cầm, gia súc hay nuôi trồng thủy sản. Trong những năm gần đây, các vi sinh vật tạo màng sinh học đã được ứng dụng để lên men các cơ chất như cám gạo, ngô, khô đậu nành… tạo sản phẩm probiotics. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phân lập và tuyển chọn một số vi sinh vật có lợi tạo màng sinh học cao, sinh các enzyme tiêu hóa và kháng lại một số vi khuẩn gây bệnh cho mục đích lên men khô đậu nành. Kết quả đã lựa chọn được 4 chủng vi khuẩn NA5.3; TB2.1; TB4.3 TB4.4 có khả năng tạo màng sinh học cao, sinh các enzyme như amylase, protease và cellulose.Trong đó,hai chủng NA5.3 và TB4.4 có khả năng kháng lại một số vi khuẩn gây bệnh như Vibrio parahaemolyticus; Enterococcus faecalis; Bacillus cereus và Escherichia coli. Bốn chủng vi khuẩn lựa chọn được nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện lên khả năng tạo màng sinh học của chúng, chúng thích hợp ở pH 6-8; nhiệt độ 30-37°C; NaCl 0-3%, muối mật 0,5-2%. Sử dụng các chủng vi khuẩn này cho quá trình lên men rắn khô đậu tương, mật độ vi khuẩn sau khi lên men đạt 1011 CFU/gram