ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG
TRONG NUÔI TRỒNG HỖN DƯỠNG VI
TẢO CHLORELLA VULGARIS
TRƯƠNG THỊ KIM OANH
Đà Nẵng, năm 2022
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG
TRONG NUÔI TRỒNG HỖN DƯỠNG VI
TẢO CHLORELLA VULGARIS
Ngành: Công nghệ sinh học
Khóa: 2018-2022
Sinh viên: Trương Thị Kim Oanh
Người hướng dẫn: TS. Trịnh Đăng Mậu
Đà Nẵng, năm 2022
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan các dữ liệu trình bày trong khóa luận này là trung thực. Đây là kết
quả nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Đăng Mậu khoa Sinh – Môi
trường, trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN và chưa từng được công bố trong bất kỳ công
trình nào khác trước đây. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu vi phạm bất kỳ quy định
nào về đạo đức khoa học.
Tác giả
Trương Thị Kim Oanh
i
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trịnh Đăng Mậu, giảng viên
khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp.
Thứ hai, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường,
trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Thứ ba, tôi xin chân thành cảm ơn anh Phan Nhật Trường, anh Đinh Công Duy
Hiệu, chị Trần Thị Tường Vy và các thành viên trong nhóm nghiên cứu ABR đã hỗ trợ
và động viên tôi trong cả quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Và lời cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, những người
đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm khóa luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................. vi
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ix
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................................1
2. Mục tiêu đề tài .................................................................................................................2
2.1. Mục tiêu tổng quát ........................................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể..............................................................................................................2
3. Ý nghĩa đề tài ...................................................................................................................3
3.1. Ý nghĩa khoa học ..........................................................................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ...........................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU..............................................................................4
1.1. Giới thiệu chung về vi tảo Chlorella vulgaris ..............................................................4
1.1.1 Đặc điểm phân loại của Chlorella vulgaris ................................................................4
1.1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh thái học của Chlorella vulgaris ......................4
1.2. Giới thiệu chung về nuôi trồng hỗn dưỡng của vi tảo ..................................................6
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ...................................................................7
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................................7
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ..............................................................................7
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............9
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................................9
2.2. Nội dung nghiên cứu .....................................................................................................9
2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................................9
2.4. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................9
2.4.1. Bố trí thí nghiệm ........................................................................................................9
2.4.2. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris ........13
iii
2.4.3. Phương pháp đánh giá hàm lượng sắc tố (chlorophyll a và carotene) của vi tảo
Chlorella vulgaris ..............................................................................................................13
2.4.4. Phương pháp đánh giá hàm lượng lipid tích lũy trong tế bào vi tảo Chlorella
vulgaris ..............................................................................................................................14
2.4.5. Phương pháp đánh giá hàm lượng protein tổng số trong tế bào vi tảo Chlorella
vulgaris ..............................................................................................................................14
2.5. Phương pháp xử lý số liệu ..........................................................................................16
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................................17
3.1. Ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ đến đặc điểm sinh học của vi tảo
Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng .................................................................17
3.1.1. Ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ đến sự sinh trưởng của vi tảo
Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng .................................................................17
3.1.2. Ảnh hưởng của một số nguồn cacbon (glucose, natri acetate, sucrose) đến nồng độ
các hợp chất trong nuôi trồng hỗn dưỡng ..........................................................................19
3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ C:N đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella vulgaris trong
nuôi trồng hỗn dưỡng .........................................................................................................21
3.2.1. Thí nghiệm 2.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định là
2,94 (mmol/L) ....................................................................................................................21
3.2.2. Thí nghiệm 2.2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố
định là 19,698(mmol/L) .....................................................................................................25
3.3. Ảnh hưởng của mật độ đầu vào đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella vulgaris
trong nuôi trồng hỗn dưỡng ...............................................................................................29
3.3.1. Ảnh hưởng của mật độ đầu vào đến sự sinh trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris
trong nuôi trồng hỗn dưỡng ...............................................................................................29
3.3.2. Ảnh hưởng của mật độ đầu vào đến nồng độ các hợp chất của vi tảo Chlorella
vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng .................................................................................30
3.4. Thảo luận ....................................................................................................................33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................36
iv
DANH MỤC BẢNG
Số hiệu
Tiêu đề
Trang
Bảng 2.1
Nghiệm thức thí nghiệm 1
10
Bảng 2.2
Nghiệm thức thí nghiệm 2
11
Bảng 2.3
Nghiệm thức thí nghiệm 3
12
Bảng 2.4
Xác định đồ thị chuẩn protein theo biure
15
v
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Tiêu đề
Hình
Trang
1.1
Vi tảo Chlorella vulgaris
4
1.2
Quá trình sinh sản của vi tảo Chlorella vulgaris
5
3.1
Tốc độ sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris trong môi trường
bổ sung các nguồn cacbon khác nhau (BBM, glucose, natri
17
acetate, sucrose)
3.2
3.3
3.4
3.5
Tốc độ sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris trong môi trường
bổ sung các nguồn cacbon khác nhau (BBM, glucose, natri
acetate, sucrose)
Vi tảo Chlorella vulgaris trong giai đoạn nhân lên và phân
chia tế bào
Nồng độ chlorophyll a và 𝛽-carotene của vi tảo C. vulgaris
trong môi trường bổ sung các nguồn cacbon khác nhau
(BBM, glucose, natri acetate, sucrose)
Nồng độ lipid của vi tảo C. vulgaris trong môi trường bổ
sung các nguồn cacbon khác nhau (BBM, glucose, natri
18
19
19
20
acetate, sucrose)
3.6
Nồng độ protein của vi tảo C. vulgaris trong môi trường bổ
sung các nguồn cacbon khác nhau (BBM, glucose, natri
acetate, sucrose)
20
3.7
Tốc độ sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với
hàm lượng nguồn nitơ cố định là 2,94 (mmol/L)
21
3.8
Đường cong sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N
với hàm lượng nguồn nitơ cố định là 2,94(mmol/L)
22
vi
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
Nồng độ chlorophyll a của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N
với hàm lượng nguồn nitơ cố định là 2,94 (mmol/L)
Nồng độ 𝛽-caroten của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với
hàm lượng nguồn nitơ cố định là 2,94(mmol/L)
Nồng độ lipid của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm
lượng nguồn nitơ cố định là 2,94 (mmol/L)
Nồng độ protein của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm
lượng nguồn nitơ cố định là 2,94 (mmol/L)
Tốc độ sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với
hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L)
Đường cong sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N
với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L)
Nồng độ chlorophyll a và 𝛽-carotene của vi tảo C. vulgaris
ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698
23
23
24
24
25
26
27
(mmol/L)
3.16
Nồng độ lipid của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm
lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L)
28
3.17
Nồng độ protein của vi tảo C. vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm
lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L)
28
3.18
Tốc độ sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ đầu
vào khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
29
3.19
Đường cong sinh trưởng của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ
đầu vào khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
30
3.20
Nồng độ chlorophyll a của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ
đầu vào khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
31
vii
3.21
3.22
3.23
Nồng độ 𝛽-carotene của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ đầu
vào khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
Nồng độ lipid của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ đầu vào
khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
Nồng độ protein của vi tảo C. vulgaris ở các mật độ đầu
vào khác nhau trong nuôi trồng hỗn dưỡng
viii
31
32
33
TÓM TẮT
Vi tảo Chlorella vulgaris không những được biết đến như một nguồn sản xuất hợp
chất lipid phục vụ cho ngành nhiên liệu sinh học mà còn là một nguồn tiềm năng sản xuất
sinh khối phục vụ cho nuôi trồng thủy sản. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng các yếu
tố môi trường (nguồn cacbon hữu cơ, tỷ lệ C:N và mật độ đầu vào) trong nuôi trồng hỗn
dưỡng vi tảo Chlorella vulgaris. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng glucose là nguồn cacbon
hữu cơ phù hợp và tuyệt vời phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của vi tảo C.
vulgaris, tỷ lệ C:N=18:1 khi cố định hàm lượng nitơ (2,94 mmol/ L) và mật độ đầu vào
20×106 tế bào/ mL là hai yếu tố thích hợp với nhu cầu thúc đẩy sinh khối và hàm lượng
các hợp chất trong nuôi trồng vi tảo C. vulgaris. Tốc độ sinh trưởng tối đa của vi tảo C.
vulgaris được ghi nhận lần lượt là 0,52±0,02 ngày-1 khi được bổ sung glucose trong môi
trường nuôi, 0,58±0,03 ngày-1 ở tỷ lệ C:N=18:1 và 0,64±0,02 ngày-1 với mật độ đầu vào
20×106 tế bào/ mL.
Từ khóa: Chlorella vulgaris, nuôi trồng hỗn dưỡng (mixotrophic cultuvation), nguồn
cacbon hữu cơ, tỷ lệ C:N, mật độ đầu vào.
ix
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những thập kỷ qua, các nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu sản xuất năng lượng
ngày càng tăng. Việc tìm ra các nguồn năng lượng sạch và có thể tái tạo tránh phụ thuộc
hoàn toàn vào nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt là điều cần thiết trong cuộc sống
ngày nay (Baldisserotto và cs, 2016). Tuy nhiên, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng
sạch và có thể tái tạo cần phải đáp ứng được các yêu cầu như phải đảm bảo thay thế được
các nguồn nhiên liệu hóa thạch cũng như đảm bảo được quá trình phát triển kinh tế ổn
định và phải có quá trình phát triển lâu dài (Mata, Martins và Caetano, 2010). Trong số
các nguồn năng lượng tái tạo đó, vi tảo nhận được sự chú ý rộng rãi bởi vì chúng có thể
tạo ra được lượng sinh khối lớn cũng như có khả năng tích lũy hàm lượng lipid cao cần
thiết cho quá trình sản xuất diesel sinh học (Tan và cs, 2021). Mặc dù các nhiên liệu sinh
học có nguồn gốc từ vi tảo được coi là một nguồn sản xuất tiềm năng và đầy hứa hẹn.
Tuy nhiên, các chi phí vận hành cũng như sản xuất sinh khối lớn trong một quy mô nhỏ
vẫn còn nhiều hạn chế (Lowrey, Brooks và McGinn, 2015). Bên cạnh những công dụng
trong sản xuất nhiên liệu sinh học, vi tảo còn được ứng dụng trong việc sản xuất các sản
phẩm hỗ trợ sức khỏe con người, mỹ phẩm và đặc biệt là trong sản xuất tôm giống. Vì
thế, việc thúc đẩy tăng năng suất sinh khối vi tảo phục vụ cho quá trình nuôi trồng tôm
giống hiệu quả cũng đang được chú ý và cải thiện.
Vi tảo có thể được nuôi trồng trong các điều kiện khác nhau như tự dưỡng, dị dưỡng
và hỗn dưỡng. Ở điều kiện tự dưỡng, vi tảo thực hiện quang hợp để phát triển, do đó ánh
sáng là điều cần thiết (Dickinson và cs, 2017). Hơn thế nữa việc khuấy trộn đều là điều
cần thiết để ánh sáng có thể xuyên qua trong môi trường và điều này đặt ra một vấn đề
lớn cần giải quyết trong quá trình nuôi quy mô lớn ở các ao mở hay các hệ thống
photobioreactor (Zitelli và cs, 2013). Mặt khác, việc canh tác dị dưỡng và hỗn dưỡng có
thể tạo ra lượng sinh khối và hàm lượng các hợp chất khác cao hơn nhiều lần so với nuôi
cấy tự dưỡng (Ebrahimian, Kariminia và Vosoughi, 2014). Tuy nhiên, đối với nuôi cấy dị
dưỡng sinh khối trong quá trình nuôi cấy dễ bị nhiễm bởi các tác nhân bên ngoài ảnh
hưởng rất lớn đến năng suất. Ngoài ra, việc tìm kiếm các nguồn cacbon hữu cơ thích hợp
cũng như phải đáp ứng được các yêu cầu như chi phí thấp và đảm bảo thu hồi được lượng
sinh khối lớn ổn định trong khoảng thời gian ngắn thì với quá trình nuôi cấy hỗn dưỡng
1
là đáp ứng được các yêu cầu trên. Trong khuôn khổ này, sự chú ý đã được dành cho việc
xác định chất nền hữu cơ tối ưu. Glucose, glycerol và acetate đã được chứng minh là có
thể đảm bảo được năng suất hiệu quả trên một đơn vị diện tích. Một số nghiên cứu đã
chứng minh có sự tương tác sâu sắc giữa chuyển hóa nitơ và cacbon trong quá trình tổng
hợp các axit amin. Vì sự tương tác như vậy, các phản ứng khác nhau đối với các nồng độ
cacbon hữu cơ có thể cho các kết quả khác nhau đổi với nồng độ nitơ bị thay đổi. Tùy
thuộc vào nồng độ nitơ, việc bổ sung cacbon hữu cơ thể tăng cường hoặc ức chế sinh
trưởng của vi tảo. Điều này có thể tác động mạnh mẽ đến việc tối ưu quá trình nuôi trồng
vi tảo trong điều kiện hỗn dưỡng. Đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ tỉ lệ C:N để ngăn chặn
sự ức chế (Pagnanelli và cs, 2014).
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc nuôi cấy hỗn dưỡng vi tảo mang lại những
kết quả rất khả quan như theo nghiên cứu của Hong Li Tan (2021) trên vi tảo Chlorella
vulgaris cho thấy tốc độ sinh trưởng trong quá trình nuôi hỗn dưỡng đạt giá trị cao nhất
(2.184) với sinh khối thu được trên mỗi lít môi trường là 0.45g cùng với hàm lượng lipid
cao gấp 3 lần nuôi tự dưỡng (Tan và cs, 2021). Theo Yan Ji (2014) việc nuôi cấy
Chlorella vulgaris trong điều kiện hỗn dưỡng cho năng suất sinh khối 1,02 g/L cao hơn
nhiều lần so với vi tảo nuôi trên môi trường BG11 (Ji và cs, 2014). Weibao Kong (2011)
chỉ ra rằng hàm lượng glucozo 1g/L thúc đẩy sinh trưởng vi tảo trong nuôi cấy hỗn
dưỡng tuy nhiên khi nồng độ này tăng lên 5g/L thì ức chế sinh tổng hợp diệp lục (Kong
và cs, 2013).
Việc nghiên cứu tìm ra các điều kiện tối ưu trong quá trình nuôi trồng hỗn dưỡng là
điều cần thiết để nâng cao năng suất cũng như thu hồi được lượng lớn các hợp chất có
ích. Xuất phát từ những vấn đề trên tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các
yếu tố môi trường trong quá trình nuôi trồng hỗn dưỡng vi tảo Chlorella vulgaris”.
2. Mục tiêu đề tài
2.1. Mục tiêu tổng quát
Khảo sát được ảnh hưởng của các yếu tố môi trường trong quá trình nuôi trồng hỗn
dưỡng vi tảo Chlorella vulgaris.
2.2. Mục tiêu cụ thể
Khảo sát được ảnh hưởng của các nguồn cacbon hữu cơ (glucose, sucrose, natri
acetate) đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
2
Khảo sát được ảnh hưởng của tỷ lệ C:N đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella
vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
Khảo sát ảnh hưởng của mật độ đầu vào đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella
vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
3. Ý nghĩa đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài bổ sung thêm những kiến thức mới về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường
trong phương pháp nuôi trồng hỗn dưỡng đến đặc điểm sinh trưởng của vi tảo Chlorella
vulgaris, từ đó làm cơ sở cho việc phát triển những nghiên cứu tiếp theo.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài làm tiền đề để phát triển sản xuất sinh khối từ vi tảo Chlorella
vulgaris với quy mô lớn.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về vi tảo Chlorella vulgaris
1.1.1 Đặc điểm phân loại của Chlorella vulgaris
Về phân loại khoa học, vi tảo Chlorella vulgaris thuộc:
Giới: Plantae (Thực vật)
Ngành: Chlorophyta
Lớp: Chlorophyceae
Bộ: Chlorococcales
Họ: Oocystaceae
Chi: Chlorella
Loài: Chlorella vulgaris
1.1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh thái học của Chlorella vulgaris
Chlorella vulgaris là một vi tảo đơn bào, cực nhỏ, hình cầu, với kích thước chỉ
khoảng 2-10 μm, có màu xanh lục nhờ sắc tố quang hợp chlorophyll a và b trong lục lạp
(Safi và cs, 2014; Reyes và cs, 2020).
Hình 1.1 Vi tảo Chlorella vulgaris
4
Chlorella có cấu trúc tương tự như cấu trúc của thực vật bậc cao vì nó có thành tế
bào cellulose, ty thể và lục lạp (Reyes và cs, 2020). Thành tế bào của vi tảo Chlorella
vulgaris là lớp bảo vệ chính chống lại các yếu tố sinh học và phi sinh học của vi tảo. Khi
bắt đầu hình thành tế bào, độ dày của nó khoảng 2nm và khi vi tảo trưởng thành, độ dày
sẽ tăng lên cho đến khi đạt độ dày 21nm (Yamamoto và cs, 2004) (Yamamoto và cs,
2004). Về ty thể, nó có nhiệm vụ thực hiện các quá trình trao đổi chất mà vi tảo sẽ lấy
năng lượng để thực hiện tất cả các quá trình sinh trưởng và duy trì. Ty thể của Chlorella
vulgaris được tạo thành từ màng kép, protein và phospholipid. Chlorella vulgaris chỉ
chứa một lục lạp duy nhất bao gồm các phospholipid và hai màng, trong đó màng thứ
nhất có thể cho một số chất chuyển hóa và một số ion đi qua, nhưng màng thứ hai có tính
chọn lọc cao với chức năng là vận chuyển protein. Bên trong lục lạp là các thylakoid, nơi
chất diệp lục được tìm thấy và là nơi có thể thu nhận năng lượng thông qua bức xạ
(Reyes và cs, 2020).
Sinh sản
Chlorella vulgaris không có khả năng di chuyển, nên hình thức sinh sản là vô tính.
Trong điều kiện dinh dưỡng tốt (môi trường dinh dưỡng thích hợp, nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng) mỗi tế bào có thể cho từ 4-32 bào tử. Trong quá trình phân chia tạo tế bào con khi
các tế bào này trưởng thành tế bào mẹ vỡ ra giải phóng các tế bào con, các mảnh vụn của
tế bào mẹ vỡ ra sẽ thành thức ăn cho các tế bào con mới hình thành (Safi và cs, 2014;
Yamamoto và cs, 2004).
Hình 1.2. Quá trình sinh sản của vi tảo Chlorella vulgaris
Trong nghiên cứu về vòng đời của vi tảo Chlorella vulgaris đã chia vòng đời của vi
tảo làm 4 giai đoạn (Griffiths, 1963):
Giai đoạn tăng trưởng: Ở giai đoạn này các bào tử sẽ tăng nhanh về kích thước
nhờ các sản phẩm sinh tổng hợp.
Giai đoạn bắt đầu chín: Tế bào mẹ chuẩn bị quá trình phân chia.
Giai đoạn chín muồi: Tế bào nhân lên trong điều kiện có ánh sáng hoặc trong bóng tối.
5
Giai đoạn phân cắt: Màng tế bào mẹ bị vỡ ra, các bào tử được phóng thích ra ngoài.
Dinh dưỡng
Protein: Hàm lượng protein cao là một trong những đặc điểm dinh dưỡng đáng chú
ý của vi tảo Chlorella vulgaris. Theo một số nghiên cứu, hàm lượng protein có trong vi
tảo Chlorella vulgaris khoảng 60% bao gồm hầu hết các acid amin thiết yếu, nhiều hơn
gấp ba lần so với lượng có trong thịt bò (Rani và cs, 2018).
Lipid: Trong điều kiện tăng trưởng tối ưu, hàm lượng lipid mà Chlorella vulgaris có
thể đạt được là 5-40% trên trọng lượng khô của sinh khối, chủ yếu bao gồm glycolipid,
sáp, hydrocacbon, phospholipid và một lượng nhỏ acid béo tự do. Những thành phần này
được tổng hợp bởi lục lạp, chúng nằm trên thành tế bào và trên màng các bào quan (lục
lạp, ti thể) (Safi và cs, 2014).
Polysaccharide: Thành phần chính polysaccharide được tìm thấy trong vi tảo
chlorella là β-1,3-glucan, hoạt động như một chất chống oxy hóa, kích thích miễn dịch và
hiệu quả trong việc giảm mức lipid trong máu với khoảng 17% (Spolaore và cs, 2006).
Vitamin và các khoáng chất: Vi tảo Chlorella giàu hàm lượng vitamin và khoáng
chất, dễ dàng sử dụng cho mọi lứa tuổi để đáp ứng đủ lượng vitamin trong bữa ăn hàng
ngày của họ. Một số loại vitamin đã được tìm thấy trong nó là: α carotene, β carotene,
vitamin B1, B2, B3, B5, B6, E và vitamin K. Ngoài ra, còn tìm thấy được một vài loại
vitamin với số lượng nhỏ là biotin, inositol, choline và vitamin B12 (Rani và cs, 2018).
1.2. Giới thiệu chung về nuôi trồng hỗn dưỡng của vi tảo
Nuôi trồng hỗn dưỡng ở vi tảo là quá trình vi tảo thực hiện quang hợp như nguồn
năng lượng chính và sử dụng các hợp chất vô cơ (CO2) và hữu cơ làm nguồn cacbon để
tăng trưởng (Chew và cs, 2018). Hỗn dưỡng ngoài việc kết hợp những ưu điểm của tự
dưỡng và dị dưỡng, bên cạnh đó còn khắc phục được các nhược điểm xảy ra trong quá
trình nuôi trồng tự dưỡng ở vi tảo (Zhan, Rong và Wang, 2017).
Vi tảo có thể sử dụng các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng trong điều kiện hỗn dưỡng
nên sự phát triển của vi tảo không phụ thuộc hoàn toàn vào quá trình quang hợp. Điều
này cho thấy ánh sáng không phải là yếu tố hạn chế tuyệt đối đối với sự phát triển của vi
tảo. Do đó, hiện tưởng cản quang và ức chế quang có thể được hạn chế trong quá trình
nuôi trồng hỗn dưỡng. Kỹ thuật nuôi trồng hỗn dưỡng ở vi tảo có thể cải thiện tốc độ tăng
6
trưởng, rút ngắn chu kỳ sinh trưởng, giảm thất thoát sinh khối trong quá trình hô hấp tối,
từ đó tăng năng suất sinh khối. Hàm lượng lipid đôi khi cũng có thể được tăng lên, dẫn
đến năng suất lipid cao và có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sản xuất dầu sinh học ở
vi tảo (Wang, Yang và Wang, 2014).
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Mặc dù vi tảo được sử dụng cho nhiều mục đích công nghiệp trong nhiều năm, việc
sử dụng sinh khối tảo để sản xuất năng lượng gần đây đã thu hút thêm sự chú ý
(Skorupskaite, Makareviciene và Levisauskas, 2015).Tùy thuộc vào chủng tảo và điều
kiện tăng trưởng mà chúng có thể tích lũy các hợp chất khác nhau trong các tế bào của
chúng, chẳng hạn như protein, carbohydrate và lipid, đóng vai trò là nguyên liệu cho sản
xuất nhiên liệu sinh học.
Trên thế giới hiện nay, có không ít những nghiên cứu về nuôi trồng vi tảo trong
nhiều điều kiện khác nhau như: tự dưỡng, dị dưỡng và hỗn dưỡng. So với các điều kiện
còn lại thì hỗn dưỡng đang là điều kiện nuôi trồng vi tảo được các nhà khoa học trên thế
giới quan tâm. Bởi phương thức canh tác này có ưu điểm hơn so với các điều kiện canh
tác khác chủ yếu ở điểm nhạy cảm với ánh sáng thấp, năng suất sinh khối cao và năng
suất lipid cao. Các ưu điểm khác bao gồm tiêu thụ chất nền hữu cơ thấp, thành phần sinh
khối thuận lợi cho quá trình chuyển hóa diesel sinh học và phát thải CO2 thấp (Wang,
Yang và Wang, 2014). Một nghiên cứu tương tự của Garcia MCC, nuôi trồng hỗn dưỡng
có thể không chỉ cải thiện sản xuất sinh khối, mà còn làm tăng hàm lượng lipid, điều này
rất quan trọng đối với việc sản xuất dầu diesel sinh học từ vi tảo (Garcıa và cs, 2005).
Việc bổ sung các hợp chất cacbon hữu cơ có thể tăng cường đáng kể khả năng sản
xuất của vi tảo trong nuôi trồng hỗn dưỡng; trong đó, glucose và acetate là hai nguồn
được áp dụng hiệu quả nhất và thường xuyên nhất (Wang, Yang và Wang, 2014).
1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam hiện nay, ngành nuôi trồng vi tảo vẫn còn chưa khai thác hết tiềm năng
và lợi ích mà nó đem lại. Một số doanh nghiệp và hợp tác xã đã thực hiện nuôi trồng vi
tảo ở quy mô lớn tuy nhiên sản phẩm đầu ra vẫn còn hạn chế, chưa phổ biến rộng rãi
trong nước. Năm 2012, Nguyễn Minh Tuấn (Nguyễn Minh Tuấn và cs, 2012) đã khảo sát
7
ảnh hưởng của các điều kiện nuôi trồng trong phòng thí nghiệm như tốc độ sục khí CO2,
nồng độ dinh dưỡng Nitơ, cường độ ánh sáng đến năng suất sinh khối và hàm lượng lipid
trên vi tảo Chlorella vulgaris.
Những nghiên cứu về nuôi trồng hỗn dưỡng của vi tảo ở Việt Nam vẫn còn khá ít ở
Việt Nam. Ngoài ra, chưa có nghiên cứu nào được công bố về nghiên cứu ảnh hưởng
nguồn cacbon hữu cơ, tỉ lệ C:N và mật độ đầu vào trong nuôi trồng hỗn dưỡng vi tảo
Chlorella vulgaris cũng như khảo sát đánh giá các hợp chất có giá trị trong vi tảo.
8
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Giống tảo Chlorella vulgaris được chuyển giao từ phòng công nghệ sinh học tảo,
khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng. Được lưu giữ trên
môi trường BBM, nhiệt độ 25 ℃, cường độ sáng 2500lux, chu kỳ sáng tối 18:6.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Khảo sát ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ (Glucose, Sucrose, Natri
acetate) đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ C/N đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella
vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
Khảo sát ảnh hưởng của mật độ đầu vào đến đặc điểm sinh học của vi tảo Chlorella
vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài được thực hiện từ tháng 10/2021 đến tháng 05/2022 tại phòng thí nghiệm
Công nghệ sinh học tảo, Khoa Sinh - Môi Trường, Trường Đại Học Sư Phạm - Đại Học
Đà Nẵng.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Bố trí thí nghiệm
Giống tảo Chlorella vulgaris được nuôi trong môi trường BBM (Bold-Basal
Medium) ở nhiệt độ 25℃, chiếu sáng dưới ánh sáng đèn LED với cường độ 2500lux và
được quan sát dưới kính hiển vi 10X để đánh giá chất lượng giống trước khi bước vào thí
nghiệm.
a. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ đến khả năng sinh
học của vi tảo Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng
Mục tiêu: Khảo sát được ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ đến đặc điểm
sinh học của vi tảo Chlorella vulgaris trong nuôi trồng hỗn dưỡng.
9
- Xem thêm -