Một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn nitrate hóa tuyển chọn và ứng dụng của nó trong nuôi trồng thủy sản

g này 
đều rất phù hợp, mật độ tế bào sau lên men đạt ≥ 
108 CFU/g và luôn ổn định sau 2 tháng theo rõi. 
Hoạt tính nitrate hóa của 2 loại chế phẩm đều 
tốt nhưng với chế phẩm tro có hoạt tính cao hơn 
chế phẩm trấu, thời gian xử lý của hệ lọc chứa 
chế phẩm tro luôn rút ngắn hơn khoảng 1/3 ÷ 
1/2 lần so với hệ lọc chứa chế phẩm trấu trong 
cùng một điều kiện (Hoàng Phương Hà, 2006). 
Do vậy, với chất mang là tro sẽ là lựa chọn cho 
nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa.
Với mục đích ứng dụng chế phẩm nghiên 
cứu trong môi trường thủy sản nước lợ nên chế 
phẩm nitrate hóa sau khi được hình thành một 
lần nữa đã được kiểm tra mật độ tế bào cũng 
như hoạt tính của chúng trong môi trường nước 
lợ (Bảng 2 và Hình 4).
50 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
Bảng 2. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong môi trường chứa muối NaCl
Nồng độ muối NaCl AOB NOB
0‰ 3x108 6x108
10‰ 4x108 7x108
20‰ 5x108 4x108
30‰ 7x108 7x108
40‰ 4x108 3x108
Chú thích. AOB: vi khuẩn oxy hóa ammonia; NOB: vi khuẩn oxy hóa nitrite
 Hình 4. Hoạt tính của chế phẩm trong môi trường chứa muối NaCl
Kết quả nhận được từ Bảng 2 và Hình 4 cho 
thấy, các chủng vi khuẩn này có hoạt tính nitrate 
hóa cao nhất ở nồng độ NaCl 20‰ và hoàn toàn 
thích nghi trong môi trường nước lợ.
Chế phẩm cũng đã được theo dõi, đánh giá 
khả năng sinh tưởng và hoạt tính của chúng 
trong 6 tháng. Kết quả chỉ ra ở Bảng 3 và Hình 5
Bảng 3. Mật độ tế bào vi khuẩn của chế phẩm trong 6 tháng
Thời gian bảo quản (ngày) AOB NOB
30 60x109 71x109
60 54x109 58x109
90 25x109 25x109
120 22x109 22x109
150 20x108 10x109
180 18x108 11x108
Hình 5: Đánh giá hoạt tính của chế phẩm trong 6 tháng
51TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
Kết quả nhận được từ Bảng 3 và Hình 5 cho 
thấy, mật độ tế bào vi khuẩn trong chế phẩm vẫn 
sinh trưởng tốt và đạt ≥ 108 CFU/g sau 180 ngày 
(6 tháng), hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm luôn 
đảm bảo và hiệu suất loại bỏ amoni đạt trên 70%. 
3.5. Thử nghiệm chế phẩm nghiên cứu 
trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa
Chế phẩm đã được chúng tôi thử nghiệm trên 
hệ lọc có dung tích 10 lít chứa 7 lít môi trường, 
hàm lượng chế phẩm bổ sung là 1%, sau 2 ngày 
quay vòng hệ lọc, tiến hành cho dòng chảy qua 
với tốc độ 1 L/giờ, hàm lượng ammonia đầu vào 
là 10 mg N/L, thí nghiệm được theo dõi trong 5 
giờ, hiệu suất xử lý ammonia trung bình trong 5 
giờ là 92,6 % (Hoàng Phương Hà, 2006)). 
Như vậy chế phẩm nghiên cứu đã được thử 
nghiệm có hiệu quả trong phòng thí nghiệm, chế 
phẩm này cũng đã được ứng dụng ngoài thực 
tế tại một số địa phương nuôi tôm nước lợ như 
Thanh Hóa, Quảng Ninh và Sóc Trăng. Kết quả 
thử nghiệm trong suốt một vụ tôm (72 ngày) trên 
diện tích 4000m2 tại Trung tâm nuôi trồng thủy 
sản Sóc Trăng được thể hiện ở Hình 6 và Hình 7. 
Hình 6. Sử dụng chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu trong 72 ngày nuôi tôm (1 vụ)
Hình 7. Hàm lượng TAN đo được trong 72 ngày
Như vậy, sau 72 ngày sử dụng chế phẩm 
nitrate hóa có kết hợp với chế phẩm khử sulfide 
đã cho thấy hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm 
nitrate hóa số lượng chế phẩm nitrate hóa bổ 
sung vào ao nuôi tôm tùy thuộc vào từng thời 
điểm tôm sinh trưởng, tổng lượng chế phẩm sử 
dụng là 80 kg.
Hàm lượng ammonia tổng số (TAN) cao 
nhất chỉ đạt 2mg/L, tính theo nhiệt độ và pH thì 
hàm lượng NH3 luôn nhỏ hơn 0,1 mg/L, tỷ lệ 
chết của tôm chỉ đạt 1% nên chế phẩm rất hiệu 
quả trong nuôi tôm thương phẩm. Đây là một 
kết quả có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu 
khoa học cũng như ứng dụng ngoài thực tiễn.
Chế phẩm nitrate hóa nghiên cứu cũng được 
so sánh với một chế phẩm ngoài hiện trường 
52 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
Pondlus (sản phẩm cải tạo môi trường) của hãng 
novozyme-Trung Quốc có tính năng tương tự. 
Vì chế phẩm Pondplus có ghi các thành phần 
vi sinh vật tham gia là vi khuẩn dị dưỡng thuộc 
chi Bacillus, mà nhóm vi khuẩn nghiên cứu lại 
là vi khuẩn tự dưỡng, nên khi so sánh chúng 
tôi vẫn tiến hành phân lập các chủng vi khuẩn 
trên môi trường khoáng đặc trưng cho nhóm vi 
khuẩn nitrate hóa. Sau khi phát hiện có vi khuẩn 
sinh trưởng và có hoạt tính nitrate hóa trên môi 
trường này mới tiến hành so sánh, các kết quả so 
sánh được chỉ ra ở bảng 4.
Bảng 4. So sánh một số đặc tính của hai chế phẩm Nitrate hóa và Pond plus
Đặc tính Chế phẩm nitrate hóa Chế phẩm Pond plus
Vi khuẩn Vi khuẩn tự dưỡng thuộc chi 
Nitrosomonas và Nitrobacter
Vi khuẩn dị dưỡng thuộc chi 
Bacillus
Mật độ tế bào (CFU/g) 108 - 109 107
Hiệu quả xử lý ammonia (%) 70 60
Liều lượng 
Liều lượng sử dụng/vụ (1000 m3) 15- 20 (kg) 10-15 (kg) (ghi trên bao bì)
Giá thành 500.000 đ/1kg 1.381.000 đ/kg
So sánh chế phẩm nghiên cứu và chế phẩm 
PondPlus cho thấy, mật độ tế bào và hoạt tính 
nitrate hóa của chế phẩm nghiên cứu cao hơn, 
liều lượng sử dụng là tương đương nhưng giá của 
chế phẩm PondPlus ngoài hiện trường cao hơn 
khoảng 2,8 lần, như vậy sản phẩm nghiên cứu 
trong nước có tính năng tương tự đã rẻ hơn rất 
nhiều so với giá của chế phẩm nhập ngoại nên nó 
có thể cạnh tranh được. Hy vọng chế phẩm nitrate 
hóa tạo ra bởi nghiên cứu này sẽ là một trong 
những sản phẩm thương mại có triển vọng rộng 
trong cải tạo môi trường NTTS tại Việt Nam.
IV. KẾT LUẬN
Tính chất sinh lý, sinh hóa: Bốn chủng 
vi khuẩn nitrate hóa PĐ58, PĐ60 (thuộc chi 
Nitrosomanas), 2NM và 5NM (thuộc chi 
Nitrobacter) sinh trưởng tốt hơn trên môi 
trường khoáng cơ sở có nguồn cacbon vô cơ 
là NaHCO3 so với CaCO3; các chủng vi khuẩn 
này có thể sinh trưởng được trên môi trường 
chứa nguồn cacbon hữu cơ như glucose, acetate 
nhưng hoạt tính nitrate hóa của chúng lại giảm 
đi 1,2 lần; sinh trưởng thích hợp ở 28 - 30oC, 
pH 7,5 - 8, nồng độ các hợp chất chứa nitrogen 
N-NH4 hoặc N-NO2 từ 10 - 100 mgN/l. Hiệu 
suất chuyển hóa nitơ cao khi nồng độ oxy hòa 
tan từ 4 mg O2/L, khi có chất mang khả năng 
loại bỏ các hợp chất chứa nitơ của vi khuẩn cao 
hơn 1,2 lần so với trạng thái lơ lửng.
Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate hóa: Sử 
dụng chất mang là trấu và tro trấu cho quá trình 
lên men xốp của vi khuẩn nitrate hóa đều phù 
hợp nhưng hoạt tính nitrate hóa của chế phẩm sử 
dụng tro trấu cao hơn, rút ngắn thời gian xử lý 
ammonia từ 1/3 đến 1/2 lần. Các vi khuẩn nitrate 
hóa trong chế phẩm có thể sinh trưởng và có hoạt 
tính tốt trong môi trường chứa NaCl từ 10‰ - 
40‰, hoạt tính tốt nhất ở nồng độ NaCl 20‰. 
Mật độ vi khuẩn nitrate hóa luôn đạt cao hơn 108 
CFU/g và hiệu suất xử lý nitơ trong chế phẩm ổn 
định vẫn đạt trên 70% sau 6 tháng khảo sát. 
Ứng dụng chế phẩm: Chế phẩm đã được 
thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hiệu suất 
xử lý ammonia trung bình trong 5 giờ là 92,6 % 
trên hệ lọc có dung tích 10 lít. Đã thử nghiệm chế 
phẩm nghiên cứu tại Trung tâm nuôi trồng thủy 
sản tỉnh Sóc Trăng, chế phẩm đạt hiệu quả xử 
lý các hợp chất nitơ cao, hàm lượng NH3 ≤ 0,1 
mgN/L luôn đạt dưới ngưỡng qui định theo qui 
chuẩn Việt Nam. So sánh chế phẩm nghiên cứu 
với chế phẩm PondPlus có tính năng tương tự, 
chế phẩm nghiên cứu có hoạt tính nitrate hóa 
tương đương so với chế phẩm ngoài hiện trường 
nhưng giá thành rẻ hơn 2,8 lần
LỜI CẢM ƠN: Các thí nghiệm được tiến 
hành bằng nguồn kinh phí từ các đề tài cơ sở 
thuộc Viện CNSH, VAST “Nghiên cứu sản xuất 
chế phẩm nitrate hóa xử lý môi trường nuôi 
53TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
thủy sản”. Sử dụng trang thiết bị của Phòng thí 
nghiệm Trọng điểm Công nghệ Gen, Viện Công 
nghệ sinh học.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Hoàng Phương Hà, Đỗ Thị Liên và Nguyễn Thị 
Luân, 2015. Nghiên cứu tạo chế phẩm nitrate 
hóa để xử lý nước bị ô nhiễm ammonia. Tạp chí 
Công nghệ sinh học 2-15: 13(3) 973-981
Hoàng Phương Hà, Trần Văn Nhị và Nguyễn thị 
Kim Cúc 2010. Một số tính chất sinh học của 
bốn chủng vi khuẩn nitrate hóa phân lập tại Hà 
Nội. Tạp chí Công nghệ Sinh học 2015: 8(2) 
241-245.
Hoàng Phương Hà, Nguyễn thị Kim Cúc và Trần 
Văn Nhị, 2006. Nghiên cứu đặc điểm sinh học 
của môt só chủng vi khuẩn nitrate hoá phân lập 
từ nguồn nước ngầm nhiễm ammonia ở Hà Nội. 
Tạp chí Công nghệ Sinh học 2006: 4(3) 371-
377.
Nguyễn Lân Dũng dịch,1983. Thực tập vi sinh vật 
học. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 
Hà Nội 1983: 75-79
Thu Hiền (27/12/2015). Ngành Thủy sản tổng kết 
công tác năm 2015. Tổng cục thủy sản.
Tổng quan ngành Thủy sản Việt Nam. Hiệp hội chế 
biến và xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP)
Tài liệu tiếng Anh
Alcaraz, G., Chiappa-carrara, X., Espinoza, V., 
Vanegas, C., 1999. Acute toxicity of ammonia 
and nitrite to white shrimp Penaeus setfféms 
post larvae. J .World Aquacult. Soc. 30: 90-97.
Bhaskar, K.V., Charyulu, P.B.B.N., 2005. Effect 
of environmental factors on nitrifying bacteria 
isolated from the rhizosphere of Setaria italica 
(L.) Beauv. Afric J Biotechnol 4 (10): 1145-1146.
Bradford, M.M., 1976. A Rapid and Sensitive 
Method for the Quantitation of Microgram 
Quantities of Protein Utilizing the Principle of 
Dye Binding. Analyti. Biochem. 72: 248–254. 
Brochier-Armanet, C., Boussau, B., Gribaldo, 
S., and Forterre, P. 2008. Mesophilic 
Crenarchaeota: proposal for a third archaeal 
phylum, the Thaumarchaeota. Nature Rev.
Microbiol. 6, 245–252.
Campos, J.L., et al., 1999. Nitrification at high 
ammonia loading rates in an activated sludge 
unit, Biores. Technol. 68: 141-148. 
Cheng, S.Y., Chen, J.C., 1995. Hemolymph 
oxygen content, oxyhemocyanin, protein levels 
and ammonia excretion in the shrimp Penaeus 
monodon exposed to ambient nitrite. Comp. 
Physiol.B. 164, 530-535.
Clark, C., and Schmidt, E.L., 1966. Effect of mixed 
culture on Nitrosomonas simulated by uptake 
and utilization of pyruvate. J. Bacteriol. 91: 
367–373. 
David, D.K., David, J.D., 2011. Nitrifier product 
improves nitrification in RAS. Global 
aquaculture advocate
Franson, M.A.H., 1995. Standard methods for the 
examiation of water and wastewater, Publication 
Office American Public Health Association-
Washington, DC 20005, 19th Ed: 225-227; 240-
243; 461-464.
Houzeau, A. 1872. Faits pour servir a l’histoire de la 
nitrification, composition des terreaux de tantah 
(basse-egypte). Ann. Chim. Phys. 25, 161–167.
Koop, H.P., Pulkho, U., Rőel, A.P., Timmermann, 
G. and Wagner, M., 2006, The Lithoautotrophic 
Ammonia-Oxidizing Bacteria. In The 
Prokaryotes, A handbook on the biology of 
bacteria: Proteobacteria: alpha and Beta 
Subclasses. Martin, D. (Editor-in-Chief), 
Stanley F., Eugene R., Karl-Heinz S., Erko S. 
(eds), Third edition, Vo. 5: 778-811.
Krummel, A., and Harms, H., 1982. Effect of 
organic matter on growth and cell yield of 
ammonia oxidizing bacteria. Arch. Microbiol. 
133: 50-54. 
Lisa, Y. S., and Daniel, J. A., 1988. Loss of Ammonia 
Monooxygenase Activity in Nitrosomonas 
europaea upon Exposure to Nitrit. Appl. 
Environ. Microbiol. 64(10): 4098–4102.
Liu, C.H., Chen, J.C., 2004. Effect of ammonia 
on the immune response of white shrimp 
Litopenaeus vannamei and its suscetibility to 
Vib/1’0 alginolyticus. Fish. Shellfish. lmmunol. 
16, 321-334.
Martins, C.I.M., Eding, E.H., Verdegem, M.C.J., 
Heinsbroek, L.T.N., Schneider, O., Blancheton, 
J.P., Roque d’Orbcastel, E., Verreth, J.A.J., 
2010. New developments in recirculating 
aquaculture systems in Europe: A perspective 
on environmental sustainability. Aquacul Eng 
43(3) 83-93.
Norman, G.H., Sayavedra-Soto, L,A., and Arp, 
54 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 9 - THÁNG 02/2017
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II
D.J., 2003. Chemolithoorganotrophic Growth 
of Nitrosomonas europaea on Fructose. J. 
Bacteriol. 185(23): 6809-6814. 
Ostrensky, A., Wasielesky, Jr.W., 1995. Acute 
toxicity of ammonia to various life stages of 
sao paulo shrimp, Penaeus paulensis Perez-
Farfate,l967. Aquaculture 132, 339-347.
Ruiz, G., Jeison, D. and Chamy, R., 2003. 
Nitrification with high nitrit accumulation for 
the treatment of wastewater with high ammonia 
concentration. Appl. Environ. Microbiol. 37: 
1371-1377. 
Slil, S., Bruce, E.R., 2007. Diversity study of 
nitrifying bacteria in full-scale municipal 
wastewater treatment plants. Water Res 41(5): 
1110-1120.
Watson, S.W., Bock, E., Harms, H., Koops, H., 
and Hooper, A.B. (1989), Nitrifying bacteria. 
In Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 
Staley, J.T., Bryant, P.M., Pfennig, N.P., Holt, 
G.J. (eds), Williams & Wilkins, Batimore. pp. 
1808-1834. 
Winogradsky, S., 1890. Recherches sur les 
organismes de la nitrification. Ann. Inst. Pasteur 
4, 213–331.
Yutaka, O., Krassimira, R.H., Christian, M.L., 
Louise, E.J., Denison, F.R., Binyam, G., 
David, L., Kate, M.S., 2004. Application of 
Real-Time PCR To Study Effects of Ammonia 
on Population Size of Ammonia-Oxidizing 
Bacteria in Soil. Appl. Environ. Microbiol. 
70(2):1008-1016.
NITRIFYING BACTERIA AND APPLICATION IN AQUACULTURE
Hoang Phuong Ha1*, Do Thi To Uyen1, Do Thi Lien1, Cung Thi Ngoc Mai1, Vu Ngoc Huy1, 
Nguyen Hong Thu1, Le Loi2, Le Thi Nhi Cong1 
ABSTRACT
Nitrifying bacteria play a significant role in nitrification process that is the transformation of ammo-
nia to nitrate via nitrite formation. They are known as two groups of autotrophic bacteria: ammonia 
oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB). The isolation and cultivation by 
traditional methods of nitrifying bacteria are quite problematic due to their slow growth rate, there-
fore suitable medium and suitable cultivation conditions are essential. In this review, we present an 
overview of our research on nitrifying bacteria with suitable conditions for growth and nitrification 
activity (such as carbon source, temperature, pH, substrate, carrier ...). Some typical strains were 
selected to determine their taxonomies by 16S rRNA gene sequencing, which showed that they be-
long to Nitrosomonas and Nitrobacter genera. These bacteria were used for preparation of probiotic 
product for treatment of ammonia polluted aquaculture water. This nitrification probiotic product 
has shown a conversion efficiency of 95 % ammonia in a biofilter system in the laboratory, and was 
successfully applied in the aquaculture ponds of Thanh Hoa and Soc Trang provinces. Total am-
monia nitrogen (TAN) was estimated as ≤ 0.1 mg/L when using this nitrification probiotic product.
Keywords: nitrification product, aquaculture, autotrophic bacteria, ammonia oxidizing bacteria, 
nitrite oxidizing bacteria.
Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh
Ngày nhận bài: 25/11/2016
Ngày thông qua phản biện: 13/12/2016
Ngày duyệt đăng: 05/01/2017
1 Institute of Biotechnology, Vietnam Academy of Science and Technology.
2 Son La College.
* Email: ha27682002@yahoo.com