Nghiên cứu khả năng phân hủy vật liệu compozit axit polylactic/gypsum phế thải của chủng vi khuẩn khử sunfat biển

tủa màu nâu đen CuS bằng máy quang phổ (APHA, 1998). 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Làm giàu hỗn hợp chủng vi khuẩn khử sunfat 
Sự sinh trưởng của vi khuẩn KSF trong mẫu làm giàu được nhận biết sau 5-7 
ngày thông qua kết tủa FeS màu đen và hàm lượng sulfide tạo ra. Cấy chuyển dịch 
làm giàu được thực hiện sau mỗi 5-7 ngày. Sau 3 lần cấy chuyển, mẫu làm giàu có 
lượng sulfide tạo ra trong môi trường khá cao, đạt mức 300-350 mg/l, chứng tỏ tập 
đoàn vi khuẩn KSF đã thích nghi và sinh trưởng tốt ở điều kiện làm giàu. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 61
3.2. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng vi khuẩn KSF lựa chọn 
Đặc điểm hình thái khuẩn lạc của chủng M3: 
Chủng M3 tạo thành khuẩn lạc hình đĩa lồi hai mặt, kích thước từ 1-2 mm. 
Màu đen của khuẩn lạc được tạo thành là do kết tủa FeS (hình 1). 
Hình 1. Hình thái khuẩn lạc của chủng vi khuẩn khử sunfat Desulfomicrobium sp. M3 
trên môi trường đặc hiệu 
Đặc điểm hình thái tế bào của chủng M3: 
Hình ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử quét (SEM) cũng cho thấy tế bào của 
chủng M3 có dạng oval dài đặc trưng cho các loài thuộc chi Desulfomicrobium, kích 
thước 4µm  5,5 µm (hình 2). 
Hình 2. Hình thái tế bào chủng vi khuẩn khử sunfat M3 
dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) 
Chủng vi khuẩn khử sunfat lựa chọn đã được phân loại bằng phân tích trình tự 
gene 16SrRNA. 
So sánh trình tự gen cho thấy, chủng M3 gần gũi nhất với Desulfomicrobium 
sp., độ tương đồng khi so sánh trình tự của 16S rADN là 99%. Dựa trên các phân 
tích về trình tự gen, chủng M3 được định danh là Desulfomicrobium sp. M3. 
* Nghiên cứu khả năng sử dụng compozit polylactic axit/gypsum như 
nguồn sunfat (chất nhận điện tử) và năng lượng cacbon duy nhất (chất nhường 
điện tử) 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 62
Chủng Desulfomicrobium sp. M3 được nuôi cấy trên môi trường khoáng WB 
cải tiến bổ sung compozit polylactic axit/gypsum với hàm lượng 10 g/l. Thí nghiệm 
được tiến hành ở điều kiện kỵ khí với pH 7,5, 30oC và tỷ lệ tiếp giống vi khuẩn KSF 
là 1% (v/v) (tương đương với 105 tế bào/ml). Đối chứng (1): môi trường WB cải tiến 
có bổ sung compozit PLA/gypsum (10g/l) nhưng không bổ sung chủng 
Desulfomicrobium sp. M3; đối chứng (2): môi trường WB cải tiến có bổ sung chủng 
Desulfomicrobium sp. M3 (1% (v/v) nhưng không bổ sung compozit PLA/gypsum 
hay bất kỳ muối sunfat và nguồn cacbon nào và đối chứng (3): môi trường WB cải 
tiến có bổ sung nguồn sunfat là các muối sunfat hòa tan (2g MgSO4/l và 1g 
Na2SO4/l), lactate-Na như nguồn cacbon và chủng Desulfomicrobium sp. M3 (1% 
(v/v). Khả năng sử dụng compozit polylactic axit/gypsum như nguồn sunfat và 
cacbon, năng lượng duy nhất của chủng M3 được đánh giá dựa trên sự sinh trưởng 
của chủng này thông qua kết tủa FeS (màu đen) và xác định hàm lượng sulfide tạo ra 
(hình 3). 
Hình 3. Khả năng sử dụng compozit PLA/gypsum như nguồn sunfat và cacbon, 
năng lượng duy nhất 
Kết quả (hình 3) cho thấy, chủng Desulfomicrobium sp. M3 sinh trưởng tốt và 
ổn định trong môi trường bổ sung 10 g/l (w/v) compozit PLA/gypsum như nguồn 
sunfat và cacbon, năng lượng duy nhất (mẫu thí nghiệm), hàm lượng sulfide đạt 321 
mg/l tương đương với 67% so với hàm lượng sulfide chủng này tạo ra trên môi 
trường WB bổ sung muối sunfat hòa tan là 428 mg/l (mẫu Đ/c 3). Gần như không 
xác định được hàm lượng sulfide tạo ra ở mẫu Đ/c 1, và chỉ một hàm lượng sulfide 
rất nhỏ được tạo ra ở mẫu Đ/c 2 (15 mg/l) sau 14 ngày. 
3.3. Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của chủng vi khuẩn 
khử sunfat lựa chọn 
Ảnh hưởng của pH tới sinh trưởng và phát triển của chủng Desulfomicrobium 
sp. M3 trên nguồn sunfat và cacbon duy nhất là PLA và sunfat giải phóng từ 
compozit PLA/gypsum được đánh giá trên môi trường khoáng WB cải tiến. Thí 
6 0 7 5 
321 
0 15 
428 
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
TN Đ/c 1 Đ/c 2 Đ/c 3
H
àm
 lư
ợn
g 
su
lfi
de
 (m
g/
l) 
Mẫu thí nghiệm (TN) và Đối chứng (Đ/c) 
Oh 14 ngày
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 63
nghiệm được tiến hành trong điều kiện kỵ khí ở 30oC với các giá trị pH khác nhau 
(4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5 và 10). Hàm lượng compozit PLA/gypsum 
được bổ sung vào môi trường khoáng là 10g/l, tỷ lệ tiếp giống là 1% (v/v) dịch nuôi 
cấy vi khuẩn KSF sau 3 lần làm giàu trên môi trường WB cải tiến. Sự sinh trưởng 
của chủng Desulfomicrobium sp. M3 được đánh giá dựa trên hàm lượng sulfide tạo 
ra sau 0, 4, 8 và 12 ngày thí nghiệm. 
Kết quả ở Hình 4 cho thấy, chủng M3 có khả năng sinh trưởng ở dải pH rộng 
từ 5 - 9, tuy nhiên sinh trưởng và phát triển tối ưu ở pH trung tính hơi kiềm (pH 6-
8). Với pH 7,5 hiệu quả khử sunfat và tạo sulfide của M3 là cao nhất, với hàm lượng 
sulfide tạo ra ở mức cao 330 mg/l sau 8 ngày thí nghiệm. Vì vậy, chúng tôi chọn pH 
7,5 cho các nghiên cứu tiếp theo. 
Hình 4. Ảnh hưởng của pH lên khả năng tạo sulfide của chủng vi khuẩn KSF 
Desulfomicrobium sp. M3 theo thời gian 
3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sinh trưởng và phát triển của chủng vi 
khuẩn khử sunfat lựa chọn 
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của chủng Desulfomicrobium sp. M3 
trên nguồn sunfat và cacbon (axit lactic) duy nhất giải phóng từ compozit 
PLA/gypsum được đánh giá trên môi trường WB cải tiến. Thí nghiệm được tiến 
hành ở điều kiện kỵ khí với pH 7,5 ở nhiệt độ khác nhau (25, 30, 37, 45 và 55oC). 
Hàm lượng compozit PLA/gypsum được bổ sung vào môi trường khoáng là 10g/l, tỷ 
lệ tiếp giống là 1% (v/v) vi khuẩn KSF sau sau 3 lần làm giàu trên môi trường WB. 
Sinh trưởng của chủng Desulfomicrobium sp. M3 được đánh giá dựa trên hàm lượng 
sulfide tạo ra sau 0, 4, 8 và 12 ngày thí nghiệm. 
Kết quả ở Hình 5 cho thấy, chủng Desulfomicrobium sp. M3 sinh trưởng tốt ở 
dải nhiệt độ từ 25 - 37oC và sinh trưởng tối ưu ở 30oC. Điều này được chứng minh 
bởi hàm lượng sulfide tạo ra trong suốt 12 ngày thí nghiệm. Hàm lượng sulfide đạt 
cao nhất ở dải nồng độ 25-37oC sau 8 ngày thí nghiệm là 301-332 mg/l. Ở 30oC hàm 
lượng sulfide tạo ra là cao nhất đạt tới 332 mg/l. Vì vậy, 30oC được lựa chọn cho các 
nghiên cứu tiếp theo. 
0
50
100
150
200
250
300
350
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10H
àm
 lư
ợn
g 
su
lfi
de
 (m
g/
l) 
Giá trị pH 
0 4 8 12
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 64
Hình 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng tạo sulfide của chủng vi khuẩn KSF 
Desulfomicrobium sp. M3 theo thời gian 
3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng compozit PLA/gypsum tới sinh trưởng và 
phát triển của chủng vi khuẩn KSF lựa chọn 
Chủng Desulfomicrobium sp. M3 được nuôi cấy trên môi trường khoáng WB 
cải tiến bổ sung compozit PLA/gypsum (Hình 6) với hàm lượng khác nhau (5, 10, 
20, 30, 40, và 50 g/l tương ứng trên đồ thị hình 6 là 0,5; 1; 2; 3; 4 và 5% w/v). Thí 
nghiệm được tiến hành dưới điều kiện kỵ khí ở pH 7,5 và 30oC. Tỷ lệ tiếp giống là 
1% (v/v) vi khuẩn KSF. Sinh trưởng của chủng Desulfomicrobium sp. M3 được 
đánh giá dựa trên hàm lượng sulfide tạo ra sau 0, 7, 14 và 28 ngày. 
Kết quả (hình 6) cho thấy, chủng M3 có khả năng sinh trưởng và phát triển 
trong môi trường có bổ sung compozit PLA/gypsum với hàm lượng từ 5-500g/l. 
Trong môi trường khoáng WB cải tiến bổ sung compozit PLA/gypsum với hàm 
lượng 10-20 g/l, ở pH 7,5, 30oC, chủng M3 sinh trưởng và phát triển tốt nhất với 
hàm lượng sulfide tạo ra sau 14 ngày là 318-322 mg/l. Sinh trưởng của chủng M3 
giảm đi trong môi trường bổ sung 30 - 40g/l compozit polylactic axit/gypsum và hầu 
như không sinh trưởng trong môi trường bổ sung 50 g/l compozit polylactic 
axit/gypsum (hàm lượng sulfide từ 10-12 mg/l). 
Hình 6. Ảnh hưởng của hàm lượng compozit PLA/gypsum tới khả năng tạo sulfide 
của chủng vi khuẩn KSF Desulfomicrobium sp. M3 theo thời gian 
0
100
200
300
400
25oC 30oC 37oC 45oC 55oC
H
àm
 lư
ợn
g 
su
lfi
de
 (m
g/
l) 
Thời gian (ngày) 
0 4
0
50
100
150
200
250
300
350
001% 1% 2% 3% 4% 5%
H
àm
 lư
ợn
g 
su
lfi
de
 (m
g/
l) 
Hàm lượng PLA/gypsum (%, w/v) 
sulfide-0h sulfide-7ngày
sulfide 14 ngày sulfide 28 ngày
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 65
3.6. Khả năng phân hủy compozit PLA/gypsum của chủng 
Desulfomicrobium sp. M3 
Khả năng phân hủy compozit PLA/gypsum của chủng Desulfomicrobium sp. 
M3 được đánh giá dựa trên (1) khả năng sử dụng compozit PLA/gypsum như nguồn 
sunfat và cacbon, năng lượng duy nhất (chất nhận và nhường điện tử) và (2) sự phân 
rã của compozit PLA/gypsum dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM). 
Như kết quả đã đề cập ở trên, chủng Desulfomicrobium sp. M3 có khả năng 
sinh trưởng và phát triển trong môi trường có bổ sung compozit PLA/gypsum với 
hàm lượng từ 5-40g/l, tốt nhất với hàm lượng compozit PLA/gypsum là 10-20g/l ở 
pH 7,5 và 30oC. Sự phân hủy compozit PLA/gypsum của chủng vi khuẩn KSF này 
được quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét. So sánh hình ảnh SEM của mẫu đối 
chứng (không bổ sung vi khuẩn KSF) (7A) và mẫu thí nghiệm (7B) (bổ sung vi 
khuẩn KSF) nhận thấy, compozit PLA/gypsum đã bị phân hủy sau 21 ngày thí 
nghiệm. 
(A) (B) 
Hình 7. Sự phân hủy compozit PLA/gypsum của chủng vi khuẩn KSF 
Desulfomicrobium sp. M3 được quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) 
sau 21 ngày thí nghiệm; (A) đối chứng không vi khuẩn KSF; 
(B) Mẫu bổ sung chủng vi khuẩn KSF 
4. KẾT LUẬN 
- Đã lựa chọn và phân loại được chủng vi khuẩn khử sulfae M3 có độ tương 
đồng 99% với Desulfomicrobium sp. Chủng Desulfomicrobium sp. M3 có khả năng 
sử dụng compozit PLA/gypsum như nguồn cacbon, năng lượng và sunfat duy nhất. 
- Chủng Desulfomicrobium sp. M3 có khả năng sinh trưởng tốt trong môi 
trường khoáng bổ sung 10-20g/l (w/v) compozit PLA/gypsum ở 30oC, pH7,5. 
Chủng vi khuẩn KSF Desulfomicrobium sp. M3 có khả năng phân hủy compozit 
PLA/gypsum sau 21 ngày thí nghiệm. 
Lời cảm ơn: Công trình này được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí của chương 
trình hỗ trợ nghiên cứu viên cao cấp của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt 
Nam, mã số: NCVCC.13.09/20-20. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Oliveira M.L.S, Ward C.R., French D., Hower J.C., Querol X., Silva L.F.O., 
Mineralogy and leaching characteristics of beneficiated coal products from 
Santa Catarina, Brazil. Int. J. Coal. Geol., 2012, 94:314-25. 
2. Tayibi H., Choura M., López F.A., Alguacil F.J., López-Delgado A., 
Environmental impact and management of phosphogypsum, J. Environ. 
Manage., 2009, 90:2377-86. 
3. Standard methods for examination of water and wastewater, 20th edition, 
APHA, 1998. 
4. Thái Hoàng, Nguyễn Vũ Giang, Nguyễn Thúy Chinh, Nguyễn Thị Thu Trang, 
Trần Hữu Trung, Mai Đức Huynh, Vũ Mạnh Tuấn, Nghiên cứu chế tạo và 
khảo sát một số tính chất của vật liệu tổ hợp EVA/LDPE/gypsum, Tạp chí 
Khoa học và Công nghệ, 2013, 51(5A):327-333. 
5. Khuong Viet Ha, Nguyen Vu Giang et al, Effect of gypsum modified by stearic 
acid on properties and morphology of HDPE/EVA/gypsum, Vietnam Journal 
of Science and Technology, 2015., 53(4C):149-159 
6. Nguyễn Vũ Giang và cộng sự, Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt natri 
dodecyl sunfat đến tính chất và cấu trúc của hạt gypsum, Tạp chí Hóa học, 
2015, 53(E2):92-96. 
7. Nguyễn Vũ Giang và cộng sự, Nghiên cứu tính chất cơ lý và cấu trúc vật liệu 
compozit nhựa nền polypropylene và hạt gypsum biến tính natri dodecyl 
sunfat, Tạp chí Hóa học, 2014, 52(1):101-106. 
8. Huynh M. D., Trung T. H., Dat N. H., Giang N.V., The melting rheology, 
mechanical properties, thermal stability and morphology of polylactic 
acid/ethylene bis stearamide modified gypsum composite, Vietnam Journal of 
Chemistry, 2020, 58(2):251-255. 
9. Jacobsen S., Fritz H.G., Degee P., Dubois P., Jerome R., New developments on 
the ring opening polymerization of polylactide, Industrial Crops and Products, 
2000, 11:265-275. 
10. Kulkarni R.K., Moore E.G., Hegyeli A.F., Leonard F., Biodegradable poly 
(lactic acid) polymer, J. Biomed. Mater., 1971, 5:169-181. 
11. Syama T., Tokiwa Y., Ouichanpagdeen P., Kanagawan T., Kamagatan Y., 
Phylogenetic affiliation of soil bacteria that degrade aliphatic polyesters 
available commercially as biodegradable polymers, Appl. Environ. 
Microbiol., 1998, 64:5008-5011. 
12. White C., Gadd G.M., A comparison of carbon/energy and complex nitrogen 
sources for bacterial sulphate-reduction: potential applications to 
bioprecipitation of toxic metals as sulphides, J. Ind. Microbiol., 1996, 17:116-23. 
 Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt đới, Số 22, 05-2021 67
13. Widdel F., Bak F., Gram-negative mesophilic sulfate-reducing bacteria, 
ATrüper HG, Dworkin M, Harder W, Schleifer KH, editors, New York, USA: 
Springer-Verlag, 1992, 4:3352-78. 
14. Postgate, J.R.,. The sulfate-reducing bacteria, Cabridge: Cambridge 
University Press, 1984, 2nd ed. 
15. Miller T.L., Wolin M.J., A serum bottle modification of the Hungate technique 
for cultivating obligate anaerobes., Appl. Microbiol., 1974, 27(5):985-987. 
 SUMMARY 
STUDY ON BIO-DEGRADATION OF POLYLACTIC ACID/GYPSUM 
COMPOSITE BY A MARINE STRAIN OF SULFATE REDUCING 
BACTERIUM 
A sulfate-reducing bacterium, Desulfomicrobium sp. M3 capable of using 
polylactic acid (PLA)/gypsum composite as the sole carbon, energy and sulfate 
sources was selected among marine sulfate-reducing bacteria. Solid PLA/gypsum 
composite mixed in water hydrolyzed abiotically to release lactic acid (electron 
donor) and sulfate (electron acceptor) into solution over the period of time. The 
identification using sequencing analysis of 16S rRNA gene showed that the strain 
M3 smilar 99% with Desulfomicrobium sp. The addition of PLA/gypsum composite 
was required for the growth and metabolic activity of the investigated sulfate-
reducing bacterium. The suitable conditions for the optimal growth of the strain M3 
were found to be 25-37oC, 6-8, 10-20 g/l (w/v) for temperature, initial solution pH, 
intitial concentration of PLA/gypsum composite, respectively. The results of SEM 
analysis revealed that the Desulfomicrobium sp. M3 exhibited a tremendous 
potential for contaminated bio-degradation of PLA/gypsum composite. 
Keywords: Bio-degradation,bioplastic, sulfate-reducing bacteria, polylactic 
acid /gypsum composite 
Nhận bài ngày 30 tháng 11 năm 2020 
Phản biện xong ngày 13 tháng 12 năm 2020 
Hoàn thiện ngày 15 tháng 12 năm 2020 
(1) Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
(2) Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
(3) Học Viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ 
Việt Nam 
(4) Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì