Nấm men trong trà Kombucha có thể dùng để tạo màng lọc nước bền vững với môi trường

Kombucha là một đồ uống lên men từ con giống Scoby - một loại nấm men được nuôi trong nước trà (trà đen hoặc trà xanh) có đường, đây là loại đồ uống sủi bọt và có tính axit nhẹ, thường được gọi tắt là trà Kombucha. Nghiên cứu mới nhất cho thấy loại màng dựa trên Scoby hiệu quả hơn các loại màng thương mại khác trong việc lọc nước.

Bài báo được công bố trên tạp chí ACS ES&T Water của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ cho biết, trà kombucha (hiện đang được xem như một loại nước giải khát được ưa chuộng với nhiều người ở các quốc gia trên thế giới) được xem là có thể tạo ra những màng lọc bền vững cho môi trường với giá cả phải chẳng cho các hệ thống lọc nước. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Montana (MTU) và Đại học Bang Arizona (ASU) đã thực hiện các thí nghiệm với loại màng được nuôi cấy từ kombucha cho thấy nó có khả năng ngăn chặn sự hình thành màng sinh học tốt hơn - cách thức hoạt động này sẽ phát huy hiệu quả trong việc lọc nước - so với các màng thương mại hiện nay.

Trà Kombucha được chế biến như thế nào?

Để làm đồ uống Kombucha cần có 3 nguyên liệu cơ bản gồm: trà, đường và nấm men Scoby (nuôi cấy cộng sinh giữa vi khuẩn và nấm men). Loại nấm này còn được gọi là nấm trà, nấm mẹ hoặc nấm Mãn Châu (Trà Kombucha được cho là có nguồn gốc từ Mãn Châu, Trung Quốc, hoặc có thể là Nga). Scoby là một tập hợp sợi xenlulo (màng sinh học) dạng gel, kết cấu chắc chắn, nhờ sự có mặt của các vi khuẩn hoạt động trong môi trường nuôi cấy, tạo ra nơi sinh sản hoàn hảo cho nấm men và vi khuẩn.

Để có được món đồ uống có vị chua này, bạn sẽ hòa tan đường trong nước sôi không chứa clo, sau đó ngâm một số lá trà bạn chọn vào nước đường nóng, lá trà sau đó sẽ được bỏ đi. Khi trà nguội, bạn thêm men Scoby và đồ toàn bộ vào một chiếc cốc hoặc lọ đã được khử trùng, đậy cốc hoặc lọ bằng khăn giấy hoặc vải thưa để ngăn côn trùng bò vào, để trong khoảng 2-3 tuần là bạn đã có một loại trà để nhâm nhi mỗi ngày. Một lớp màng nổi trên bề mặt chất lỏng và về mặt kỹ thuật nó được xem là một lớp tế bào.

Ngoài tác dụng giải khát, kombucha còn được chứng minh có hiệu quả lọc nước

Được biết đến như một loại trà giải khát phổ biến, kombucha còn hứa hẹn được sử dụng như một vật liệu sinh học hữu ích. Vào năm ngoái, các nhà khoa học tại MIT và Đại học Hoàng gia London đã tạo ra các loại "vật liệu sống" cứng mới từ Scoby tương lai có thể được dùng làm cảm biến sinh học. Đặc biệt hơn là những vật liệu này có thể giúp lọc sạch nước. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu không sử dụng các loại nấm men hoang dã thường được sử dụng trong kombucha vì loại nấm men này rất khó biến đổi về mặt di truyền. Thay vào đó, họ đã dùng nấm men được trồng trong phòng thí nghiệm, đây là chủng nấm men đặc biệt gọi là Saccharomyces cerevisiae (còn gọi là men bia). Họ đã kết hợp men bia với một loại vi khuẩn có tên là Komagataeibacter rhaeticus (có thể tạo ra nhiều xenlulozơ) để tạo ra Scoby "mẹ".

Bộ lọc nước được làm từ nuôi cấy kombucha với vi khuẩn sống và nấm men (bên trái) có khả năng chống tắc nghẽn tốt hơn bộ lọc màng truyền thống (bên phải).

Nhóm nghiên cứu tiếp tục tạo các tế bào trong nấm men để tạo ra các enzym phát sáng trong bóng tối, đặc biệt là chúng có thể phát hiện các chất ô nhiễm và loại bỏ chúng. Một trong những vật liệu nguyên mẫu mới có thể nhận ra sự có mặt của chất estradiol gây ô nhiễm, còn vật liệu khác có thể phát hiện ra luciferase, một loại protein phát quang sinh học.

Màng lọc dựa trên Scoby vượt trội hơn hẳn so với màng lọc thương mại

Hiện tại, một bộ lọc nước hiệu quả dựa trên Scoby là hoàn toàn khả thi. Theo thống kê, hiện nay nguồn nước ô nhiễm có liên quan đến 2.000 ca tử vong ở trẻ em trên toàn cầu mỗi ngày. Các bộ lọc nước dựa trên chất liệu polyme thương mại rất nhỏ gọn và linh hoạt, chúng có thể loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm nguy hiểm, bao gồm vi khuẩn, ký sinh trùng và thậm chí một số virus.

Tuy vậy, các lỗ thông trên màng lọc thường bị tắc khi sử dụng lâu, làm giảm tốc độ lọc và lưu lượng nước, kéo theo sự tích tụ của đất sét, dầu, khoáng chất và màng sinh học vi khuẩn - đây là loại tích tụ rất dai dẳng và khó loại bỏ một khi chúng đã hình thành. Các nhà khoa học cũng đang phát triển các vật liệu và phương pháp xử lý hóa học nhằm ngăn chặn sự kết dính của các màng sinh học ở các bộ lọc. Nhưng một chiến lược mới đầy hứa hẹn sẽ tập trung vào việc triển khai các vật liệu ức chế sự phát triển của vi khuẩn đến từ Kombucha Scoby.

Katherine Zodrow, một kỹ sư môi trường tại MTU, cũng là đồng tác giả của nghiên cứu đã thực hiện một thử nghiệm vào năm 2020 để chứng minh tính khả thi của việc tạo ra các màng lọc sống bền vững (LFMs) từ mạng cellulose vi khuẩn và các vi sinh vật bản địa từ việc nuôi cấy Kombucha Scoby. Loại màng lọc được tạo ra cũng theo cách tương tự bằng cách đặt Scoby vào dung dịch gồm đường, trà đen và giấm trắng chưng cất hòa tan trong nước khử ion.

So sánh màng lọc dựa trên SCOBY so với màng lọc thương mại. Màng dựa trên SCOBY ngăn ngừa hiện tượng bám cặn hiệu quả hơn

Sau đó, họ tiếp tục đặt hỗn hợp trong một căn phòng được được kiểm soát để giữ nhiệt độ ổn định trong 10 -12 ngày cho đến khi một lớp màng dày hình thành trên bề mặt hỗn hợp. Các màng phát triển này sẽ được bảo quản trong nước khử ion và được sử dụng trong các thí nghiệm trong vòng 8 ngày. Để phục vụ cho thí nghiệm, các nhà khoa học đã lấy khoảng 20 lít mẫu nước thô từ 3 nhà máy xử lý nước uống ở Butte, Montana: Basin Creek Reservoir, Moulton Reservoir và Big Hole River. Các mẫu nước này sau đó sẽ được xử lý sơ bộ theo quy trình thực hành tiêu chuẩn tại mỗi nhà máy.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi lọc bằng LFM tiêu chuẩn hiện có và bộ lọc dựa trên polyme đều xảy ra hiện tượng tắc nghẽn theo thời gian, khiến chúng chảy và lọc chậm hơn. Đối với các màng lọc LFM được sử dụng trong các thử nghiệm đều cho thấy hiệu suất lọc tốt hơn từ 19 đến 40% so với các màng lọc thương mại nói trên, ngoài ra màng lọc dựa trên Scoby cũng tốt hơn về khả năng chống mài mòn.

Zodrow và các cộng sự của ông cũng đã thực hiện giải trình tự DNA của bất kỳ vi khuẩn và nấm nào trong màng Scoby và nhận thấy rằng 97% vi khuẩn có mặt thuộc chi Acetobacter, đó là vi khuẩn chiếm ưu thế trong kombucha. Loại vi khuẩn thuộc chi Acetobacter có đặc điểm nổi bật là khả năng oxy hóa các nguồn carbon hữu cơ như sucrose, glucose và ethanol thành axit axetic (được biết đến với đặc tính kháng khuẩn). Acetobacter cũng đã được chứng minh là làm giảm hoặc thậm chí loại bỏ màng sinh học, điều này cũng giải thích tại sao các LFM mới lại hoạt động tốt như vậy đối với màng sinh học.

Cập nhật: 07/03/2022 Theo VnReview