Nghiên cứu tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ

Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn tía quang hợp *Khả năng sử dụng các nguồn C hữu cơ của VKTQH Nhóm VKTQH lưu huỳnh sinh trưởng chủ yếu bằng quang hợp tự dưỡng, sử dụng CO2

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Họ và tên: Huỳnh Thị Hường

NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP

DẠNG LỎNG SỆT LÀM THỨC ĂN CHO

CON GIỐNG HAI MẢNH VỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

CON GIỐNG HAI MẢNHVỎ

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC THỰC NGHIỆM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Hướng dẫn 1: TS Đỗ Thị Liên

Hướng dẫn 2: TS Lê Thị Nhi Công

Hà Nội -2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi cùng các thầy cô và anh chị trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trườngtìm hiểu và nghiên cứu Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực nếu sai tôi hoàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Huỳnh Thị Hường

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả tấm lòng, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc

nhất tới TS Đỗ Thị Liên - cán bộ Phòng Công nghệ sinh học Môi trường,

TS Lê Thị Nhi Công - Trưởng phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện

Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, là những người thầy đã dành cho em những ý tưởng quý báu, cũng như sự hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp những ý kiến quý báu cũng như tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện giúp đỡ em thực hiện luận văn này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám đốc, các thầy, cô giáo thuộc Khoa Công nghệ sinh học và Phòng Đào tạo Học viện Khoa học

và Công nghệ- Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện, hướng dẫn, truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức trong quá trình học tập tại Học viện

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình và những người bạn thân thiết đã luôn bên cạnh, động viên và khích lệ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Học viên

Huỳnh Thị Hường

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

VKTQH Photosynthetic purple bacteria Vi khuẩn tía quang hợp SCP Single cell protein Protein đơn bào

Bchl Bacteriochlorophyll Sắc tố diệp lục vi khuẩn

AHPND Acute hepatopancreatic

necrosis disease Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính CFU Colony-Forming Unit Số lượng khuẩn lạc

BSA Bovine Serum Albumin Huyết thanh bò

PAC Poly Aluminium Chloride Nhôm polyclorua

CMC Carboxyl Methyl Cellulose Carboxyl Methyl Cellulose

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1.Ảnh một số chủng vi khuẩn tía quang hợp 6

Hình 1.2 Hình ảnh tế bào của một số vi khuẩn tía quang hợp lưu huỳnh 9

Hình 1.3 Hình ảnh tế bào của một số vi khuẩn tía quang hợp không lưu

huỳnh [10] 9

Hình 1.4.Các con đường trao đổi chất trung tâm ở vi khuẩn tía quang hợp

không lưu huỳnh [12] 10

Hình 3.1.Mức độ tích lũy sinh khối trong môi trường chứa nguồn carbon khác

nhau 27

Hình 3.2.Hình ảnh hỗn hợp VKTQH nuôi trong môi trường chứa nguồn

carbon khác nhau 28

Hình 3.3.Hàm lượng protein thô tổng hợp được khi hỗn hợp nuôi trên các

nguồn carbon khác nhau 29

Hình 3.4.Khả năng sinh trưởng của hỗn hợp VKTQH làm thức ăn trên môi

trường chứa 2 nguồn carbon tổng hợp 31

Hình 3.5.Hình ảnh của hỗn hợp VKTQH làm thức ăn trên môi trường chứa 2

nguồn carbon tổng hợp 31

Hình 3.6.Hàm lượng protein thô tổng hợp được khi hỗn hợp nuôi trên nguồn

C tổng hợp 32

Hình 3.7.Khả năng tích lũy sinh khối trong các điều kiện nuôi cấy VKTQH 33

Hình 3.8.Mức độ tích lũy sinh khối của hỗn hợp chủng giống vi khuẩn quang

hợp trong các mô hình nuôi ở điều kiện tự nhiên 34

Hình 3.9.Khả năng tích lũy sinh khối của VKTQH ở các bể nuôi khác nhau 36

Hình 3.10.Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm đến hiệu quả thu hoạch sinh khối

VKTQH 37

Hình 3.11.Sự phát triển của dung dịch đậm đặc sinh khối ở các tốc độ khác

nhau 38

Hình 3.12.Ảnh hưởng của thời gian ly tâm đến hiệu suất thu hồi sinh khối 38

Hình 3.13.Tỷ lệ tách VKTQH ở các liều lượng chất lắng hóa học khác nhau 39

Hình 3.14.Tỷ lệ tách VKTQ ở các liều lượng chitosan khác nhau A và B 40 Hình 3.15.Ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất thu hồi sinh khối 42 Hình 3.16.Hình ảnh hồ hóa tinh bột ở các nồng độ khác nhau 43 Hình 3.17.Chế phẩm vi khuẩn tía dạng lỏng sệt tạo thành khi hồ hóa tinh bột 44 Hình 3.18.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng 44 Hình 3.19.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng tinh bột) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng 45 Hình 3.20.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng tinh bột) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ lạnh 45 Hình 3.21.Hình ảnh tạo gel CMC ở các nồng độ khác nhau 46 Hình 3.22.Chế phẩm vi khuẩn tía dạng lỏng sệt tạo thành khi tạo gel bằng CMC ở các nồng độ khác nhau (Đ/C: sinh khối VKTQH thu được sau khi tủa bằng chitosan) 47 Hình 3.23.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt tạo thành bằng CMC sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng 48 Hình 3.24.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng CMC) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng 48 Hình 3.25.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng CMC) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ lạnh 48 Hình 3.26.Hình ảnh tạo chế phẩm dạng lỏng sệt VKTQH bằng carragenan 50 Hình 3.27.Hình ảnh tạo chế phẩm dạng lỏng sệt VKTQH bằng carragenan 50 Hình 3.28.Hình ảnh chế phẩm lỏng sệt sau 1 tuần nuôi ở điều kiện chiếu sáng 51 Hình 3.29.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng carragenan) theo dõi sau 7 ngày ở nhiệt độ phòng 51 Hình 3.30.Mật độ tế bào VKTQH của chế phẩm lỏng sệt (tạo sệt bằng carragenan) theo dõi sau 7 ngày ở điều kiện lạnh 52

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

MỤC LỤC vi

MỞ ĐẦU 1

1 Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được) 2

2 Nội dung chi tiết của đề cương luận văn thạc sĩ 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ 4

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP 5

1.2.1 Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp 5

1.2.2 Sinh thái học của vi khuẩn tía quang hợp 6

1.2.3 Hình thái và phân loại học của vi khuẩn tía quang hợp 7

1.2.4 Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn tía quang hợp 9

1.3.ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP 11

1.4 ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LÀM THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN THẾ GIỚI 13

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SINH KHỐI VKTQH 15

1.6 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 16

1.6.1.Tình hình sản xuất sinh khối VKTQH trên thế giới 16

1.6.2.Tình hình nghiên cứu và sản xuất sinh khối VKTQH tại Việt Nam 17

1.7.CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG 18

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ, MÁY MÓC 20

2.1.1 Vật liệu 20

2.1.2 Hóa chất 20

2.1.3 Môi trường 20

2.1.4 Các thiết bị máy móc 21

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.2.1 Đánh giá sinh trưởng và xác định mật độ của VKTQH 22

2.2.2 Phương pháp nuôi vi khuẩn tía quang hợp làm thức ăn trong môi trường có bổ sung nguồn carbon khác nhau 22

2.2.3 Định lượng Protein bằng phương pháp Bradford 23

2.2.4 Phương pháp nuôi cấy VKTQH không lưu huỳnh 23

2.2.5 Phương pháp thu sinh khối VKTQH 24

2.2.6 Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt 25

2.2.7 Phương pháp xử lý thống kê sinh học 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

3.1 TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH KHÔNG LƯU HUỲNH 27

3.1.1 Tối ưu nguồn carbon 27

3.1.2.Kết quả đánh giá hàm lượng protein thô trong tế bào khi nuôi cấy trên các nguồn C khác nhau 28

3.1.3.Kết quả lựa chọn môi trường chứa hỗn hợp nguồn carbon để nuôi hỗn hợp VKTQH 30

3.1.4.Đánh giá hàm lượng protein thô trong tế bào khi nuôi cấy trên các nguồn C hỗn hợp 32

3.2 HOÀN THIỆN KỸ THUẬT SẢN XUẤT SINH KHỐI NGOÀI TỰ NHIÊN 33

3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy sản xuất sinh khối VKTQH 33

3.2.2 Xây dựng quy trình nhân giống VKTQH ở điều kiện tự nhiên 34

3.2.3.Kết quả nhân nuôi VKTQH trong các bể nuôi từ các vật liệu khác nhau để sản xuất sinh khối ở qui mô pilot 35

ở các bể nuôi khác nhau 36

3.3.TỐI ƯU PHƯƠNG PHÁP THU SINH KHỐI VKTQH KHÔNG LƯU HUỲNH 37

3.3.1.Kết quả thu hoạch sinh khối theo phương pháp ly tâm 37

3.3.2 Kết quả thu hoạch sinh khối theo phương pháp đông tụ 39

3.4.TỐI ƯU PHƯƠNG PHÁP TẠO CHẾ PHẨM VKTQH DẠNG LỎNG SỆT 43

3.4.1.Tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng tinh bột biến tính 43

3.4.1.1.Kết quả ảnh hưởng của nồng độ tinh bột biến tính đến khả năng tạo chế phẩm dạng lỏng sệt 43

3.4.1.2.Kết quả đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt 44

3.4.2.Kết quả tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng CMC 46

3.4.2.1.Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ CMC 46

3.4.2.2.Đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt 47

3.4.3.Kết quả tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng Carragenan 49

3.4.3.1.Kết quả lựa chọn nồng độ carrageenan thích hợp để tạo chế phẩm dạng lỏng sệt 49

3.4.3.2.Kết quả đánh giá mật độ chế phẩm lỏng sệt tạo thành từ carrageenan 51

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VKTQH DẠNG LỎNG SỆT LÀM THỨC ĂN CHO CON GIỐNG HAI MẢNH VỎ 53

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

KẾT LUẬN 54

KIẾN NGHỊ 55

MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH TIẾN 56

HÀNH THÍ NGHIỆM 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây ngành nuôi trồng thủy sản được xem là một trong những ngành có bước phát triển nhanh chóng trên thế giới Dự kiến sẽ cung cấp 60% lượng cá cho con người vào năm 2030 Việt Nam là một quốc gia ven biển, với đường bờ biển dài 3.260 km Nhờ lợi thế đó, ngành nuôi trồng thủy sản đã trở thành một ngành kinh tế giữ vị trí mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 17 năm qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng tổng sản lượng thủy sản của cả nước

Nuôi trồng thủy sản phát triển, nhu cầu về con giống trong nuôi trồng thủy sản ngày càng gia tăng.Việc tìm kiếm các nguồn protein thay thế là điều kiện tiên quyết để giảm sự phụ thuộc vào protein thông thường và đảm bảo sự tăng trưởng bền vững hơn của ngành nuôi trồng thủy sản Các protein có nguồn gốc từ vi sinh vật đang được quan tâm đặc biệt vì chúng có thể dễ dàng được sản xuất trên các nguồn carbon rẻ tiền và là sản phẩm phụ của các quá trình khác như sản xuất bia và xử lý chất thải

Từ các nghiên cứu sinh thái cho thấy trong tự nhiên nhiều sinh vật (vi tảo, vi khuẩn) tham gia vào chuỗi thức ăn của nhiều loài thủy động vật Trong

đó vi tảo và vi khuẩn thường làm thức ăn cho các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ

và cho các loài cá, giáp xác và bào ngư Dựa vào hiện tượng tự nhiên này người ta đã quan tâm nghiên cứu vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) với vai trò tương tự vi tảo làm nguồn thức ăn sống trong nuôi tôm, nhuyễn thể và một

số động vật phù du …Tế bào VKTQH thường chứa hàm lượng cao protein (50 – 74%), hàm lượng cacbonhiđrat chiếm 10 -27%, lipit từ 0,6 – 22% và chất khoáng 4 – 16% trọng lượng khô Thành phần và hàm lượng các axit amin không thay thế của các loài VKTQH này được so sánh tương đương với thịt, đậu và trứng gà

Vì có thành phần dinh dưỡng cao như vậy, cho nên theo nhiều nhà nghiên cứu, VKTQH không lưu huỳnh có thể là một trong những nguồn protein đơn bào (single cell protein- SCP) lý tưởng trong sản xuất thức ăn cho gia súc, gia cầm và trong nuôi trồng thủy sản Gần đây, nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản và Malaysia v.v đã thành công trong việc sử dụng một số loài VKTQH làm nguồn thức ăn tươi sống trực tiếp hay gián tiếp để nuôi ấu trùng một số loài thủy động vật Ở Việt Nam, VKTQH đã và đang được ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như công nghệ xử lý môi trường, thu nhận các hoạt chất có giá trị Đối với sản xuất thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ, ngoài các công nghệ thu, nuôi thâm canh sinh khối các loài thì chúng tôi đã lựa chọn được một số chủng VKTQH có giá trị dinh dưỡng cao và đã thử nghiệm thành công cho sản xuất ngao giống, hàu giống cho kết quả về độ biến thái và độ sống sót tương đương khi cho ăn bằng vi tảo

Tuy nhiên, việc vận chuyển chế phẩm dạng dịch đến những vùng nuôi trồng thủy sản còn gặp nhiều khó khăn vì nước ta có khoảng hơn 3000km đường bờ biển và nghề nuôi trồng thủy sản chủ yếu tập trung tại các tỉnh ven biển, do vậy, chế phẩm VKTQH ở dạng dịch sản xuất tại Viện Công nghệ sinh học gặp khó khăn trong quá trình vận chuyển và phân phối tới các vùng NTTS trong cả nước Như vậy, cần được nghiên cứu để tạo chế phẩm VKTQH dạng đậm đặc hơn để dễ dàng vận chuyển, giảm giá thành phù hợp với nhu cầu thực tế của người dân nuôi trồng thủy sản là việc làm rất cần thiết

để phát triển bền vững nghề nuôi trồng thủy sản phục vụ nhu cầu trong nước

và xuất khẩu

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu

tạo chế phẩm vi khuẩn tía quang hợp dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống

hai mảnh vỏ”

1 Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt được)

Tạo được chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống động vật hai mảnh vỏ

2 Nội dung chi tiết của đề cương luận văn thạc sĩ

- Lựa chọn được nguồn carbon bổ sung vào môi trường nuôi để đạt mật

độ sinh khối và hàm lượng protein cao nhất để tạo chế phẩm VKTQH lỏng sệt dùng làm thức ăn cho con giống thủy sản

- Hoàn thiện kỹ thuật sản xuất sinh khối (sản xuất sinh khối theo mẻ hoặc bán liên tục) trong điều kiện tự nhiên với một số vật liệu làm photobioreactor khác nhau (nhựa trong, thủy tinh, …)

- Lựa chọn phương pháp thích hợp tạo sinh khối VKTQH dạng lỏng sệt

- Qui trình sản xuất chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG VẬT HAI MẢNH VỎ

Thân mềm hai mảnh vỏ hay nhuyễn thể hai mảnh vỏ (danh pháp khoa học: Bivalvia, trước đây gọi là Lamellibranchia hay Pelecypoda) hay lớp Chân rìu là một lớp động vật không xương sống hiện diện ở hầu khắp các môi trường thủy sinh Một lượng lớn loài hai mảnh vỏ được tìm thấy ở vùng triều hay gần bờ Chúng sinh sống ở vùng nhiệt đới, ôn đới và cả vùng cực Một số

có thể sống sót hay thậm chí phát triển trong môi trường khắc nghiệt Một phần sống ở nước mặn, phần còn lại ở nước ngọt Đa số là động vật ăn lọc Mang tiến hóa thành một bộ phận gọi là ctenidium, một cơ quan dùng để ăn

và thở Chúng thường chôn mình trong trầm tích, nơi chúng sống tương đối

an toàn trước kẻ thù

Hình thái, cấu tạo cơ thể - Cơ thể dẹp, đối xứng hai bên Chúng có hai miếng da ngoài dính lại với nhau ở phần lưng và bao bọc cả phần thân mềm gọi là màng áo Màng áo tiết ra hai mảnh vỏ bảo vệ bên ngoài cơ thể nên gọi

là lớp hai vỏ (Bivalvia) Phần thân mềm gồm 3 phần: nang nội tạng, chân và màng áo Đầu thoái hoá nên còn gọi là lớp không đầu (Acephala) Hai vỏ được dính với nhau nhờ bản lề mặt lưng Giữa vỏ và bộ phận thân mềm có hai

bó cơ ngang liên hệ để điều tiết sự đóng mở vở gọi là cơ khép vỏ trước và cơ khép vỏ sau Giữa màng áo và khoang nội tạng có một khoảng trống gọi là xoang màng áo Trong xoang màng áo có mang dạng hình tấm, nên gọi là mang tấm (Lamelli branchia) Chân ở mặt bụng của bộ phận thân mềm, thường dẹp hai bên dạng lưỡi rìu, nên còn gọi là lớp chân rìu (Pelecypoda) -

Hệ thống tiêu hoá bao gồm có mang, xúc biện, miệng, thực quản, dạ dày, manh nang tiêu hoá, sợi keo, ruột phần lớn nằm trong khối nội tạng, nếu đem cắt bỏ lớp bọc ngoài chúng ta sẽ nhìn thấy rõ ở lớp hai mảnh vỏ không

có túi

Thức ăn chủ yếu của chúng ở giai đoạn ấu trùng là các loài tảo có kích thước nhỏ như: Monas, Platymonas, Chlorella, Nannochloropsis, giai đoạn trưởng thành là các loài tảo silic như Navicula, Pleurosigma, Nitzschia, Flagilaria, Synedra, Thalasiothix, Gyrosigma, Coscinodiscus, Cyclotella, Skeletonema, Rhizosolenia, Planktonella, Melosira, Chaetoceros Ngoài tảo silic ra, chúng còn ăn được nhiều loại khác như trùng chuông, trùng chuông mỏng, tiêm mao trùng, copepoda, rotifer và mùn bã hữu cơ

1.2 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP 1.2.1 Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp

Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là vi khuẩn thủy sinh có khả năng sinh trưởng trong điều kiện kỵ khí bằng cách quang hợp nhưng không thải oxy như những đối tượng quang dưỡng khác Khi được chiếu sáng, rất nhiều loài trong nhóm này có khả năng sinh trưởng quang tự dưỡng với CO2 là nguồn carbon hoặc sinh trưởng quang dị dưỡng với các chất hữu cơ làm nguồn carbon Đặc trưng của nhóm VKTQH là chứa sắc tố quang hợp bacteriochlorophyll (Bchl) VKTQH có lợi thế như một thành phần thức ăn chăn nuôi [1] Việc chuyển đổi các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho thành protein có hiệu quả cao hơn so với các chất thay thế dựa trên thực vật [1]

Theo Hệ thống phân loại của Bergey (1989), vi khuẩn quang hợp được chia làm ba nhóm: vi khuẩn tía quang hợp, vi khuẩn xanh quang hợp và nhóm

vi khuẩn chứa bacteriochlorophyll (Bchl) (nhưng không xếp vào hai nhóm trên) [2]

Riêng nhóm VKTQH được chia làm 3 họ:

Họ Chromatiaceae: gồm tất cả các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía có khả

năng hình thành “giọt” lưu huỳnh bên trong tế bào

Họ Ectothiorhodospiraceae: gồm tất cả các vi khuẩn lưu huỳnh màu

tía có khả năng hình thành “giọt” lưu huỳnh bên ngoài tế bào

Họ Rhodospirilaceae: gồm tất cả các vi khuẩn quang hợp không tích

lũy giọt lưu huỳnh

Tuy nhiên, theo Hệ thống phân loại của Bergey (2001),VKTQH lại được chia thành 3 nhóm:

“Alphaproteobacteria” gồm nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh và vi

khuẩn tía hiếu khí

“Betaproteobacteria” cũng gồm nhóm vi khuẩn tía không lưu huỳnh

nhưng nhóm này khác nhóm “Alphaproteobacteria” về thành phần axit béo, quinone, trình tự và kích thước của cytochrome c

có nhiều bùn cặn các xác động, thực vật Tuy nhiên nhóm vi khuẩn này ưa thích các thuỷ vực chứa nước ngọt, lợ hay mặn với hàm lượng chất hữu cơ khá cao và hàm lượng oxy hoà tan thấp Vì vậy, có thể tìm thấy chúng cùng với các đại diện thuộc nhóm VKTQH lưu huỳnh [3]

Các hồ xử lý nước thải là nơi có điều kiện phù hợp cho phát triển nhóm VKTQH không lưu huỳnh sinh trưởng Tại bang Minnesota (Mỹ) quan sát thấy sự nở hoa của nhóm VKQHT không lưu huỳnh trong hồ xử lý nước thải chế biến rau quả, khi có sự nở hoa này thì các mùi hôi trong hồ không còn phát hiện được Các loài chủ yếu được phát hiện tạo nên sự nở hoa thường là:

Rba sphaeroides, Rba capsulatus, Rps Palustris [4]

Năm 2006 Okubo và cộng sự đã phát hiện ra nhóm VKTQH không lưu huỳnh trong kênh chứa nước thải chăn nuôi Trong đó, xuất hiện các loài như

R capsulatus, R sphaeroides và các loài trong chi Rhodopseudomonas [3].Còn có thể gặp đại diện của VKTQH trong một số thủy vực có điều kiện

khắc nghiệt như: suối lưu huỳnh, suối nước nóng, thủy vực có tính axit, thủy vực có tính kiềm ở vùng biển có độ mặn cao và thậm chí ở hồ có băng bao phủ 4 - 7 m ở Antarstica [5]

1.2.3 Hình thái và phân loại học của vi khuẩn tía quang hợp

VKTQH là các tế bào Gram âm, đơn bào, có các dạng cầu, xoắn, hình que ngắn, hình dấu phẩy,…đứng riêng lẻ hoặc cũng có thể gặp chúng ở trạng thái chuỗi trong những điều kiện môi trường đặc biệt Kích thước của tế bào thường từ 0,3 - 6µm Sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng

cách nảy chồi(là đặc trưng của chi Rhodopseudomonas Khi sinh trưởng trong

điều kiện quang hợp, dịch huyền phù tế bào thường có màu tím tía, đỏ, nâu vàng, nâu hoặc xanh

Vi khuẩn tía quang hợp lưu huỳnh

VKTQH lưu huỳnh là sinh vật quang tự dưỡng mạnh mẽ nhưng khả năng quang dị dưỡng cũng như trao đổi chất và tăng trưởng trong bóng tối là hạn chế Một số loài có thể sống trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ, pH hoặc có độ mặn cao [6]

VKTQH lưu huỳnh rất đa dạng về hình thái và kiểu di động Trong quá trình oxy hóa H2S, lưu huỳnh được tích tụ thành giọt trong tế bào, nhưng cũng

có loài không tích tụ ở trong mà ở ngoài tế bào, một số loài có không bào trong tế bào [7] Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía bao gồm các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến gắn với màng sinh chất Chất nhận điện tử (electron donors) trong quang hợp thườngsử dụng là H2, H2S hay S Chúng có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc có chu mao, tỷ lệ G+C là 45-70% [8]

Vi khuẩn tía quang hợp không lưu huỳnh

VKTQH không lưu huỳnh là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ (photoorganoheterotrophs) thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hoá dị dưỡng hữu cơ - chemoorganoheterotrophs) Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình phiến gắn với màng sinh chất Chất nhận điện tử trong quang hợp thường sử dụng là chất hữu cơ, đôi khi là hợp chất lưu huỳnh dạng khử hoặc H2 VKTQH không lưu huỳnh có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di động, một số loài có túi khí, tỷ lệ G+C là 61-72% Đây là nhóm vi sinh vật có sinh lý linh hoạt, có thể phát triển quang dưỡng trong bóng tối Chúng có thể sử dụng nguồn carbon vô cơ hoặc hữu cơ Nếu tăng trưởng là quang tự dưỡng thì H2, sunfua ở nồng độ thấp được sử dụng làm nguồn cho điện tử trong quang hợp [8]

Tuy nhiên, hầu hết VKTQH không lưu huỳnh phát triển tốt nhất trong môi trường dị dưỡng Đó là môi trường có chứa một số hợp chất hữu cơ dễ sử dụng, chẳng hạn như malate hoặc pyruvat và ammoniac là nguồn nitơ [9] Ngoài ra, một số VKTQH không lưu huỳnh có thể phát triển trong điều kiện

có CO2 hoặc carbon hữu cơ, hoặc trong bóng tối do hô hấp, lên men, hoặc quang hóa học [10]

1.2.4 Một số đặc điểm sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn tía quang hợp

*Khả năng sử dụng các nguồn C hữu cơ của VKTQH

Nhóm VKTQH lưu huỳnh sinh trưởng chủ yếu bằng quang hợp tự dưỡng, sử dụng CO2 làm nguồn carbon và các hợp chất khử của lưu huỳnh hoặc H2 làm chất cho điện tử Khả năng đồng hóa các chất hữu cơ của các chủng này kém hơn so với loài VKTQH không lưu huỳnh Acetate và một số hợp chất hữu cơ được các loài vi khuẩn sử dụng như một nguồn năng lượng, bằng chứng là tốc độ oxy hóa quan sát được thay đổi từ 42% đến 96% tổng lượng acetate sinh học hấp thụ Sự đồng hóa axetat thành sinh khối đã minh họa ý nghĩa tiềm năng của acetate như một nguồn carbon sinh khối [11]

Nhóm VKTQH không lưu huỳnh có khả năng sử dụng nhiều hợp chất hữu cơ làm nguồn carbon cho sinh trưởng Chúng có sự điều chỉnh các cơ chế trao đổi chất hữu cơ rất linh hoạt tùy thuộc các điều kiện sinh trưởng khác nhau Hầu hết, các loài thuộc VKTQH không lưu huỳnh đều có khả năng sinh trưởng ở ngoài sáng trên môi trường chứa hợp chất 2C như acetate, pyruvate… và hợp chất 3C như glycerol, acetone VKTQH không lưu huỳnh sinh trưởng nhanh hơn và mật độ cao hơn khi sinh trưởng trong môi trường

chứa các cơ chất 4C với hai nhóm carboxyl so với khi sinh trưởng trên các nguồn cơ chất khác Các con đường trao đổi chất trung tâm ở nhóm VKTQH không lưu huỳnh được mô tả ở Hình 1.4

Hình 1.4.Các con đường trao đổi chất trung tâm ở vi khuẩn tía quang

hợpkhông lưu huỳnh[12]

Ngoài ra, một số loài VKTQH không lưu huỳnh có khả năng sinh trưởng trên môi trường có chứa hợp chất hữu cơ 1C như loài R palustris có khả năng sinh trưởng trên môi trường chứa formate khi được chiếu sáng, loài

Rhodospirillum gelatinosa và R acidophila có khả năng sử dụng methanol

làm nguồn carbon khi sinh trưởng ngoài ánh sáng nhưng cần có CO2 làm chất nhận điện tử

1.3.ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP

Sản xuất ubiquinone

Ubiquinone được biết đến như là một coenzyme (coenzyme Q) bao gồm một nhóm 5,6-dimethoxytoluquinon và những chuỗi bên polyisoprenoit với chiều dài khác nhau tại vị trí thứ 6 của vòng benzen Có 5 dạng ubiquinone đã được xác định Q6, Q7, Q8, Q9, Q10 Trong số các loại ubiquinone kể trên thì Q10

có giá trị về dược học hơn cả Chúng có tác dụng kích thích cơ tim, được sử dụng trong điều trị các bệnh về phổi và còn có thể được sử dụng như chất chống oxy hoá trong sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm Tế bào VKTQH chứa hàm lượng Q10 cao hơn ở các loài vi sinh vật khác Thành phần này đã được chiết tách, tinh

chế từ Rhodopseudomonas sphaeroides, Rhodopseudomonas sulfidophilus và

Rhodospirillum rubrum [13]

Xử lý nước thải

Các hoạt động của con người liên quan đến sản xuất thực phẩm, nông nghiệp, sinh hoạt và công nghiệp tạo ra một lượng đáng kể nước thải giàu chất dinh dưỡng Việc xử lý không kiểm soát những chất thải này làm thay đổi nghiêm trọng các chu trình sinh địa hóa của hệ sinh thái toàn cầu và có thể gây ra thiệt hại lớn cho môi trường [14] VKTQH được ứng dụng rộng rãi để

xử lý nước thải công nghiệp hoặc chuyển hóa các dòng hữu cơ từ các nhà máy lọc sinh học theo hướng thu hồi chất hữu cơ hoặc sản xuất H2 Việc lựa chọn các chủng VKTQH để xử lý các nguồn nước thải có các thành phần khác nhau đã được tiến hành Đối với nguồn nước thải chứa các hợp chất lưu

huỳnh, các chủng thuộc nhóm vi khuẩn tía lưu huỳnh được chú trọng vì chúng

có khả năng loại bỏ các hợp chất của lưu huỳnh với hiệu suất cao VKTQH đã được các nhà nghiên cứu khác sử dụng để xử lý các loại nước thải khác nhau như nước thải từ sữa [15], nước thải cống [16], nước thải nhà máy ô liu [17], nước thải lò giết mổ gia cầm [18], nước thải dược phẩm [19]

Sản xuất các chất kháng sinh

Một trong những đặc tính của VKQH là có khả năng sinh các chất kháng sinh vi sinh vật bao gồm: các chất kháng sinh và kháng virus Hơn 200 chủng VKTQH đã được phân lập cho thấy sự hiện diện của hai hợp chất sắc tố cho hoạt động kháng khuẩn, khả năng bất ngờ của VKTQH trong việc sản xuất kháng sinh phổ rộng Hai chủng được phát hiện có hoạt tính kháng khuẩn,

Chromatium NKPB 031704 và NKPB 002108 được sử dụng để điều chế kháng

sinh bằng cách chiết xuất dung môi, cho thấy một phổ kháng khuẩn rộng [20]

Sản xuất protein đơn bào

Tế bào vi khuẩn tía quang hợp có hàm lượng protein thường chiếm khoảng 60 – 70% thành phần cũng như các hàm lượng amino acid không thay thế của chúng tương đương với đậu tương [21] Hơn nữa, VKTQH là một nhóm

vi sinh vật có thể xử lý chất thải thực phẩm để sản xuất sinh khối bổ sung protein cho thức ăn chăn nuôi [22] Sinh khối VKTQH được tạo ra từ chất thải có thể được bổ sung vào thức ăn để thúc đẩy tăng trưởng, tỷ lệ chuyển hóa thức ăn và

tỷ lệ sống của cá nuôi hoặc được sử dụng như một nguồn protein đơn bào [22, 23] VKTQH đã được bổ sung vào thức ăn cho gia cầm cho kết quả chất lượng,

số lượng trứng, thời gian đẻ trứng của gà mái được cải thiện Ngoài ra, VKTQH

đã hạn chế được một số dịch bệnh thường gặp ở gia cầm Banerjee và cộng sự (2000) đã thay thế 40% protein trong chế độ ăn thương mại của cá rô phi (Oreochromis niloticus) và quan sát thấy tỷ lệ tăng trọng, tỷ lệ sống cao hơn so với khẩu phần thức ăn đối chứng Một thí nghiệm với Rhodopseudomonas gelatinosa cho cá vàng (Carassius auratus) chế độ ăn ở mức thay thế protein là 31% cũng dẫn đến lượng protein cao và tăng trọng nhanh hơn [24]

1.4 ỨNG DỤNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LÀM THỨC ĂN TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN THẾ GIỚI

VKTQH có hàm lượng protein thường chiếm khoảng 50-74%, hàm lượng carbonhydrate chiếm 10-27%, chất khoáng 4-16 % SKK và lipid từ 0,6-22% [25-27] Khi so sánh với một số loài tảo, nấm men được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, Kobayashi (1995) cho thấy hàm lượng protein và lipid gần như tương đương với vi tảo và cao hơn so với nấm men

Tế bào của VKTQH còn chứa các vitamin nhóm B như: B1, B2, B6 và đặc biệt là B12 (30 -79 mg vitamin B12/kg sinh khối khô) [28], nhóm E, các acid pholic, acid pantothenic, carotenoid (0,09 – 0,80 mg/g sinh khối khô), coenzyme Q Một số nghiên cứu cho thấy sinh khối VKTQH được bổ sung vào thức ăn với tỷ lệ đưa vào rất thấp ở các loài có giá trị kinh tế như cá rô phi sông Nile, cá bống, cá chẽm và Tor tambroides [23, 24, 29] Những tác giả này đã

nuôi cấy các chủng Rho- dovulum, Marichromatium hoặc Rhodospeudomonas

sp Trên môi trường nhân tạo để xây dựng chế độ ăn của cá Shapawi và cộng sự

(2012) báo cáo khi bổ sung vào thức ăn 0,3% sinh khối VKTQH kết quả cho thấy đã cải thiện tỷ lệ tăng trưởng ở giai đoạn đầu và khả năng sống sót tốt hơn đáng kể [23] Loo và cộng sự (2015) bổ sung trực tiếp VKTQH cho cá bống đá bằng cách hòa với nước hoặc cho cá ăn luân trùng, với cả hai phương pháp này đều cải thiện tỷ lệ sống xót Ấu trùng cá được bổ sung luân trùng (luân trùng

được nuôi bằng sinh khối tế bào VKTQH Rhodovulum sulfidophilum), theo chế

độ cho ăn này, cá thả ở mật độ 15 ấu trùng/l có tỷ lệ sống cao hơn 42,0%) đáng

kể so với cá nuôi ở các mật độ khác nhau [29]

Việc bổ sung VKTQH làm nguồn thức ăn đã kích thích sự phát triển của động vật phù du hơn so với tảo lục, và rất hữu ích cho sự phát triển của tôm biển [30] Hơn nữa, sinh khối VKTQH cũng được bổ sung vào công thức thức ăn cho cá bột, cá diếc ngay sau khi nở với hàm lượng 0,1%, trọng lượng

và tỷ lệ sống tăng hơn gấp hai lần trong vòng 2-4 tuần sau khi nở Nuôi tôm

phải đối mặt với thiệt hại lớn về năng suất do vi khuẩn Vibrio gây bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND), nhưng điều này hoàn toàn được ngăn chặn bằng cách bổ sung VKTQH vào ao nuôi [31] Những tác dụng như vậy cũng đã được thể hiện trong việc ngăn chặn các bệnh do vi rút gây ra trên những loài khác bao gồm động vật có vỏ [32, 33] Azad và cộng sự (2002) đã bổ sung sinh khối

VKTQH không lưu huỳnh loài R Sulfidophilum vào thức ăn truyền thống (tảo silic Skeletonemacostatum) để nuôi tôm sú (Penaeus monodon) [34] Kết quả

sau 9 ngày nuôi cho thấy, chiều dài của tôm sú khi bổ sung dịch nuôi chứa 1%

và 2% sinh khối khô VKTQH không lưu huỳnh (loài R sulfidophilum) đạt

6,13 ± 0,05 mm 6,88 ± 0,18 mm, tương ứng; tỷ lệ sống sót là 46% cao hơn nhiều so với không bổ sung dịch nuôi VKTQH không lưu huỳnh

Tại Úc, nhóm tác giả Delamare-Deboutteville và cộng sự (2019) đã thử nghiệm việc thay thế hàng loạt bột cá bằng sinh khối VKTQH trong khẩu phần ăn của cá vược châu Á (Lates calcarifer), một loài cá ăn thịt có giá trị cao với nhu cầu cao về năng lượng từ protein Sinh khối VKTQH được sản xuất từ nước thải tổng hợp và nước thải trực tiếp Thử nghiệm xây dựng trên 4 chế độ thức ăn thương mại thay thế bột cá (0, 33, 66 và 100%) bằng sinh khối VKTQH, cho ăn một đàn gồm 540 con cá con được chia trong 12 bể trong 47 ngày Trọng lượng và chiều dài tiêu chuẩn được lấy từ các cá thể ở 18, 28 và 47ngày Không có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ sống sót do chế độ ăn uống hoặc các yếu tố khác (94-100%) Hệ số chuyển đổi thức ăn cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi khẩu phần ăn với hệ số này chiếm 89% phương sai Các mẫu được phân tích cho mỗi khẩu phần ăn riêng bao gồm 5 con đại diện cho mỗi

bể Mức độ gia tăng của protein có mối quan hệ thuận với hàm lượng protein của thân thịt (p <0,0032) Thân thịt của cá được cho ăn theo công thức 66% protein là bột cá thay thế có giá trị lipid cao nhất trong tất cả các chế độ ăn bao gồm cả đối chứng Phân tích thành phần trong khẩu phần và thân thịt của

cá được cho ăn theo khẩu phần được thể hiện: Kali, phốt pho, magie và canxi

lần lượt tăng 7, 21, 12 và 27% so với chế độ thay thế hoàn toàn bằng bột cá Mức độ canxi giữa các khẩu phần thân thịt cá tăng lên đáng kể (p = 1,20×10-

4) Hàm lượng sắt trong khẩu phần tăng 37% trong khẩu phần bao gồm 66%

và 100% protein Mức độ kali khá ổn định trong khẩu phần ăn và không có sự khác biệt trong thành phần thân thịt được quan sát thấy Mức Magie tăng dần trong khẩu phần thí nghiệm (lên đến 48% trong khẩu phần 4) Natri tăng trong khẩu phần (lên đến 43%) nhưng giảm đáng kể ở cá ăn khẩu phần thí nghiệm Mức độ photpho là tối đa ở chế độ ăn 3 (cao hơn 23% so với chế độ ăn đối chứng 1) Cụ thể, hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) tăng lên 1,5 đối với chế độ

ăn thay thế 100% trong giai đoạn mẫu cuối cùng, xấp xỉ 1,0 đối với chế độ thay thế một phần và 0,8 đối với chế độ ăn thay thế hoàn toàn Nghiên cứu này chứng minh rằng việc thay thế hàng loạt bột cá bằng VKTQH là khả thi

và khả thi về mặt thương mại ở mức thay thế là 33% và 66% [35]

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SINH KHỐI VKTQH

Vi khuẩn tía quang hợp có kích thước tế bào rất nhỏ và khi nuôi cấy trong môi trường dịch chúng tạo thành trạng thái huyền phù khá ổn định nên rất khó để tách VKTQH khỏi pha nước Đây cũng là vấn đề mà vi tảo cũng phải đối mặt trong ứng dụng thu hồi sinh khối vì vi tảo cũng có nhiều điểm tương đồng với VKTQH Để giải quyết vấn đề này, nhiều phương pháp đã được phát triển cho thu hoạch sinh khối vi tảo, bao gồm keo tụ hóa học, keo

tụ sinh học, lắng, tuyển nổi, các quá trình dựa trên lọc và ly tâm Trong đó, ly tâm và lọc là hai phương pháp ưu việt hơn cả vì chỉ thu sinh khối mà không gồm những thành phần không mong muốn khác Tuy nhiên, nhược điểm của các phương pháp này là chi phí rất cao [36]

Phương pháp keo tụ thường sử dụng là sắt sulfate và nhôm sulfate, đây

là các chất keo tụ thường được dùng để lắng tủa các chất trong xử lý nước, nước thải cũng như thu hồi sinh khối vi khuẩn Nhóm tác giả Lu và cộng sự

2015 đã sử dụngnhôm polychloride, nhôm sulphate và sắt sulphate nồng độ

lần lượt là 5000, 5000, 1000 (mg/l) để tiến hành thu hồi sinh khối VKTQH thu được tỷ lệ phân tách 92,2, 51,1 và 79,4 tương ứng với nhôm polychloride, nhôm sulphate và sắt sulphate Tuy nhiên kết quả thu được cho thấy các chất keo tụ trên có liều lượng sử dụng cao hơn 1000 mg/l và trong quá trình keo tụ

pH của giảm Điều này ảnh hưởng đến chất lượng sinh khối thu được và gây ô nhiễm thứ cấp vì nồng độ sắt và nhôm trong sinh khối cao Do vậy, các nhà nghiên cứu đã ứng dụng chitosan để sử dụng làm chất đông tụ sinh học là hướng đi hoàn toàn mới Chitosan là một polymer sinh học, đa được chứng minh là than thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng Chitosan đã

và đang được ứng dụng rộng rãi trong việc thu sinh khối vi tảo Do có khối lượng phân tử lớn, mật độ điện tích cao, đặc biệt, chitosan có nhóm NH3+mang điện tích dương có khả năng hấp thu những vi sinh vật Với những đặc điểm nêu trên, chitosan được xem là chất trợ lắng tiềm năng có thể sử dụng trong công nghệ thu sinh khối vi sinh vật nói chung và VKTQH nói riêng

1.6 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.6.1.Tình hình sản xuất sinh khối VKTQH trên thế giới

Trên thế giới, đã có nhiều công trình nghiên cứu về chế biến và sản xuất sinh khối VKTQH ứng dụng trên quy mô lớn [37, 38] VKTQH được sản xuất dưới dạng chế phẩm sinh học chủ yếu ở hai dạng: bột (thường là tế bào khô) dùng để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi [34] và sản phẩm dạng lỏng (tế bào sống) chủ yếu được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và nước nuôi trồng thủy sản Tại Bỉ, sinh khối VKTQH dạng bột cũng đã được ứng dụng làm phân bón hữu cơ và cho kết quả khả quan đối với việc sản xuất cà chua [39], pakchoi [40], rau bina [41],…Tại Trung Quốc, Qi và cộng sự đã công bố rằng các chế phẩm sinh học được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản chủ yếu là vi khuẩn quang hợp và vi khuẩn đối kháng vi sinh vật gây bệnh [42] Ở Úc, năm

2019 Delamare-Deboutteville và các cộng sự đã nghiên cứu sản xuất và chế

biến sinh khối VKTQH làm thức ăn cho cá vược châu Á với nhu cầu năng lượng cao từ protein Sinh khối được thu họach và bảo quản trong tủ đông (-

200C) trước khi làm khô bằng máy sấy thực phẩm thương mại ở 45 C cho đến khi khô (19,5 giờ) Sinh khối khô được tiếp tục xử lý trong máy trộn (Nutribullet 600, Australia) để tạo ra bột mịn và đồng nhất Sau khi thu thập tổng cộng 2,2 kg sinh khối khô được phân lập từ nước thải tổng hợp, sinh khối vi khuẩn được phân tích để xác định hàm lượng protein, chất béo, axit amin, tổng số carotenoid, phốt pho,…[35]

1.6.2.Tình hình nghiên cứu và sản xuất sinh khối VKTQH tại Việt Nam

Ở nước ta, VKTQH đã bắt đầu được chú trọng trong các nghiên cứu phân loại Những nghiên cứu về khả năng loại bỏ sulfide trong đáy ao nuôi trồng thủy sản, nhóm tác giả Võ Thị Hạnh và cộng sự đã nghiên cứu tạo chế phẩm VEM dựa trên quy trình sản xuất chế phẩm EM của Nhật Chế phẩm này ngoài chủng loại và số lượng vi sinh vật có trong chế phẩm EM

còn có thêm các loài vi khuẩn Bacillus spp và VKTQH có nguồn gốc từ Trung Quốc (Rhodobacter và Rhodococcus) Lê Thị Thúy Ái và cộng sự

(2004) đã phân lập được 5 chủng VKTQH từ nhiều thủy vực khác nhau có khả năng chuyển hóa amoni, sulfide và hữu cơ trong quá trình xử lý nước thải chế biến hải sản Kết quả hỗn hợp các chủng vi khuẩn này loại bỏ được sulfide, BOD, COD đến xấp xỉ nước thải loại B, amoni được loại bỏ gần như hoàn toàn

Hơn hai mươi năm, qua tại phòng Công nghệ sinh học môi trường, Viện Công nghệ sinh học, đối tượng VKTQH đã và đang được chú trọng tìm kiếm, thu nhận để ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như: xử lý nước thải đậm đặc hữu cơ [43], phân hủy các hydrocarbon mạch vòng [44], thu nhận các hoạt chất sinh học có giá trị [45] Đặc biệt, ứng dụng vi khuẩn tía quang hợp trong ao nuôi trồng thủy sản đã được quan tâm nghiên cứu Hiện nay, các chế phẩm của phòng chủ yếu ở dạng dịch Tuy nhiên, việc vận chuyển chế

phẩm dạng dịch đến những vùng nuôi trồng thủy sản còn gặp nhiều khó khăn

vì nước ta có khoảng hơn 3000 km đường bờ biển và nghề nuôi trồng thủy sản chủ yếu tập trung tại các tỉnh ven biển, do vậy, chế phẩm VKTQH ở dạng dịch sản xuất tại Viện Công nghệ sinh học gặp khó khăn trong quá trình vận chuyển và phân phối tới các vùng NTTS trong cả nước Vì vây, cần được nghiên cứu để tạo chế phẩm VKTQH dạng đậm đặc hơn để dễ dàng vận chuyển, giảm giá thành phù hợp với nhu cầu thực tế của người dân nuôi trồng thủy sản là việc làm rất cần thiết để phát triển bền vững nghề nuôi tôm phục

vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu

1.7.CARRAGEENAN VÀ ỨNG DỤNG

Carrageenan là một polysaccharide của galactose-galactan Ngoài mạch polysaccharide chính còn có thể có các nhóm sulfate được gắn vào carrageenan ở

vị trí và số lượng khác nhau Carrageenan không phải là một polysaccharide đơn

lẻ, có cấu trúc nhất định mà carrageenan nói chung là một galactan sulfate

Carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và

mỹ phẩm với các tính chất như tạo gel, làm dày, ổn định Carrageenan như một chất làm đông, một chất nhũ tương giúp đồng nhất các dung dịch ở trạng thái hỗn hợp [46]

Trong mỹ phẩm, thuốc đánh răng: Các sản phẩm ứng dụng từ carrageenan

bao gồm kem đánh răng, chất dưỡng tóc, nước gội đầu, nước hoa, kem dưỡng da Thuốc đánh răng là hỗn hợp phức của các thành phần vô cơ và hữu cơ được huyền phù trong một pha liên tục, i-carrageenan được thêm vào để ngăn chặn sự phân tách của pha lỏng và pha rắn Tính chất và chức năng của carrageenan được phản ánh bởi sự tương tác với các thành phần khác, như chất mang màu, canxi carbonate, dicanxi phosphate và silicate [46]

Trong công nghiệp thực phẩm: Carrageenan là một trong những chất phụ

gia tốt nhất trong công nghiệp thực phẩm, là chất ổn định hóa hệ nhũ tương của hỗn hợp protein và chất béo trong thịt, tạo cảm giác mềm, dịu của sản phẩm Các

nhà sản xuất thường sử dụng là chất tạo sánh trong nước giải khát, tạo độ mềm xốp trong bánh mỳ, sản xuất giấy, chế biến sữa, làm bánh kẹo [46]

Trong y, dược học: Carrageenan có khả năng chống kháng bổ trợ, hạn

chế phát triển huyết khối, chống đông tụ, hạn chế u xơ, chống xơ vữa động mạch, ức chế hoạt động của virus có khả năng cố định men pepsin để bảo vệ các vết loét và làm cho các vết loét mau lành [47]

Trên cơ sở những nghiên cứu trên, Với những tính năng ưu việt của chế phẩm VKTQH mang lại và để giải quyết vấn đề vận chuyển và phân phối chế phẩm VKTQH chúng tôi muốn phát triển chế phẩm VKTQH dạng dịch thành chế phẩm dạng lỏng sệt thuận tiện và có giá thành phù hợp để ứng dụng xử lý môi trường ao nuôi trồng thủy sản, làm thức ăn cho con giống hai mảnh vỏ

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ, MÁY MÓC

2.1.1 Vật liệu

Các chủng VKTQH Rhodopseudomonas sp 311, Rhodobacter sp NDT6, Rhodobacter sp 86 và Rhodopseudomonas sp 517 (được phân lập từ

vùng ven biển Nam Định, Thanh Hóa) đã được tuyển chọn có giá trị dinh dưỡng cao nhất Chúng đã được nghiên cứu kỹ các đặc điểm sinh lý, sinh hóa

và vị trí phân loại cũng như các điều kiện tối ưu như nhiệt độ, pH, nồng độ muối và cường độ ánh sáng trên môi trường cơ bản cho VKTQH sinh trưởng

2.1.2 Hóa chất

Các hóa chất sử dụng đều là hóa chất ngoại nhập của hãng Sigma, Merk, Trung Quốc và Việt Nam sản xuất

2.1.3 Môi trường

Môi trường nuôi cấy VKTQH không lưu huỳnh trong phòng thí nghiệm

là môi trường DSMZ 27 bao gồm các thành phần sau: cao nấm men (0,3 g/l), succinate - Na (1 g/l), acetate (0,5 g/l), K2HPO4 (1g/l), KH2PO4 (0,5 g/l), MgSO4.7H2O (0.4 g/l), CaCl2.2 H2O (0,05 g/l), NH4Cl (0,4 g/l), vi lượng SL6(*) (1 ml/l), dung dịch vitamin B12(**)(0,4 ml/l), Nước cất (1000 ml), NaCl (20 g/l), pH (6,8)

Dung dịch vi lượng SL 6(mg/l): HCl (25%) 6,5 ml; FeCl2.4H2O 1,5 g; H3BO3 0,3 g; MnCl2.2H2O 0,03 g; CoCl2.6H2O 0.2 g; ZnSO4 7H2O 0,1 g; CuCl2.2H2O 17 mg; NiCl2.6H2O 24 mg; Na2MoO4.2H2O 36 mg, H2O 993 ml

Dung dịch vitamin B12: 10 mg trong 100 ml nước được khử trùng bằng

màng lọc và bổ sung vào môi trường trước khi sử dụng

Sử dụng môi trường DSMZ 27 cải tiến có bổ sung 1,4 gGlutamat và 0,6

g Malatethay succinate - Na (1 g/l); acetate (0,5 g/l)

Dung dịch Bradford: Hòa tan 100 mgCoomassie Brilliant Blue G-250 (CBB) trong 50 ml ethanol 96%, thêm 100 ml H3P0485%, bổ sung nước cất vừa đủ 1000 ml; dung dịch đệm lysis: 9 g NaCl và 12 g NaOH hòa tan trong nước cất đến thể tích cuối cùng là 1000 ml; dung dịch chuẩn BSA (albumine huyết thanh bò) 100 mg/l

2.1.4 Các thiết bị máy móc

Các thiết bị máy móc được sử dụng bao gồm thiết bị của Phòng Công nghệ sinh học môi trường Viện Công nghệ sinh học Các thiết bị bao gồm:

Máy hút chân không Speed- Vac 110A Savant, Mỹ

Chụp ảnh trên kính hiển vi điện tử JEM1010 Nhật Bản

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Đánh giá sinh trưởng và xác định mật độ của VKTQH

Sinh trưởng của các chủng VKTQH được đánh giá bằng cách xác định độ hấp phụ của dịch huyền phù tế bào tại bước sóng 800 nm (OD800),

vì trong tế bào VKTQH Bchl có cực đại hấp thụ ở 800 nm và độ hấp thụ này tỷ lệ với hàm lượng Bchl và do vậy tỷ lệ thuận với sinh khối của tế bào Các chỉ số này được đo trên máy quang phổ Novaspec II hoặc máy quang phổ UV - 1650PC

Mật độ được xác định theo phương pháp pha loãng như sau: mẫu được pha loãng liên tục bằng nước cất vô trùng từ 101 đến 1014 Dùng pipet vô trùng lấy 50 µl dung dịch ở các nồng độ thích hợp nhỏ lên bề mặt đĩa thạch chứa môi trường DSMZ 27 Dùng que gạt vô trùng dàn đều dịch đó trên mặt thạch Đặt các đĩa thạch chứa mẫu VKTQH trong điều kiện khí quyển nitơ, dưới ánh sáng đèn sợi đốt 60w, tiến hành đếm số khuẩn lạc sau 5 -7 ngày

Số lượng khuẩn lạc (CFU) xuất hiện trên đĩa được đếm và tính theo công thức:

CFU/ml = a ×1/v×n Trong đó: n là độ pha loãng mẫu, a là số khuẩn lạc đếm được trên bề mặt đĩa thạch, v là thể tích mẫu được cấy, 1/v thể tích mẫu qui về 1 ml

Mật độ tế bào VKTQH còn được xác định theo phương pháp MPN

2.2.2 Phương pháp nuôi vi khuẩn tía quang hợp làm thức ăn trong môi trường có bổ sung nguồn carbon khác nhau

VKTQH có khả năng sử dụng được nhiều nguồn carbon hữu cơ cho sinh trưởng Để xác định khả năng sử dụng một số nguồn carbon cho sinh trưởng của 4 chủng VKTQH sử dụng làm thức ăn, chúng tôi đã nuôi cấy chúng trong môi trường DSMZ 27 dịch thể thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện kỵ khí sáng Khả năng sinh trưởng của chúng được ghi nhận sau 5 ngày nuôi cấy

Sinh khối VKTQH thu được ở cuối pha log được ly tâm ở các tốc độ vòng 8000 vòng/phút để thu sinh khối tích lũy được khi nuôi trên các nguồn carbon khác nhau

2.2.3 Định lượng Protein bằng phương pháp Bradford

Các protein sẽ phản ứng với thuốc thử Coomassie (Coomassie Brilliant Blue G-250) hình thành hợp chất màu xanh có khả năng hấp thụ ánh áng ở

bước sóng 595 nm [48]

Tiến hành: Dịch nuôi cấy vi khuẩn được cho vào ống eppendorf ly tâm ở

8000 vòng/phút loại dịch nổi Tủa được hòa lại trong đệm lysis và giữ ở bể ổn nhiệt ở 90oC trong 30 phút Sau khi ly tâm 13000 vòng/phút (15) phút, 0,8 ml dịch nổi được bổ sung 0,2 ml thuốc thử Bradford, chờ 2 phút đo độ hấp thụ ở A595 Dựng đồ thị chuẩn protein từ dung dịch BSA 100 mg/l với các nồng độ 2,

4, 6, 8, 10 mg/l Tính lượng protein tế bào có trong mẫu nghiên cứu dựa vào đồ thị chuẩn sử dụng albumine huyết thanh bò (BSA) làm chất chuẩn

2.2.4 Phương pháp nuôi cấy VKTQH không lưu huỳnh

Trong phòng thí nghiệm: VKTQH được nuôi trong ống thủy tinh có nắp đậy caosu hoặc trong các bình thủy tinh hình trụ có thể tích chứa dịch môi trường DSMZ 27 Môi trường trong các bình và các ống thủy tinh được sục khí nitơ qua màng lọc vô trùng thay thế khí oxy trong môi trường sao cho nồng độ oxy hòa tan 0 mg/l Giống VKTQH được nuôi trong ống thủy tinh V= 12 ml hoặc bình thủy tinh V=100 ml chứa môi trường DSMZ 27 ở điều kiện kỵ khí, sáng và khi sinh trưởng của chúng ở pha log với mật độ tế bào khoảng 109CFU thì được cấy vào bình thí nghiệm khoảng 5 - 10% (v/v) để đạt mật độ ban đầu OD800 khoảng 0,1 và bổ sung hàm lượng sulfide là 10 mgS2-/l để theo dõi sinh trưởng và hoạt tính loại bỏ sulfide (xác định thông qua hàm lượng sulfide còn lại trong môi trường nuôi) của các chủng VKTQH

Ngoài tự nhiên: VKTQH được nuôi trong các bể kính và bể nhựa với các thể tích khác nhau: 10ml, 50 ml, 100ml, 200ml VKTQH được nuôi trên môi trường DSMZ 27 cải tiến có bổ sung1,4 g glutamat và 0,6 g malate

2.2.5 Phương pháp thu sinh khối VKTQH

Phương pháp lắng tủa hóa học

Phương pháp này sẽ được thử nghiệm trên ba chất đông tụ hóa học, nhôm polyclorua, nhôm sunfat và sunfat sắt với những liều lượng khác nhau Hỗn hợp VKTH trong nuôi cấy thử nghiệm (với ∆OD800 khoảng 2,0 - 2,5) được cho vào các bình 100 ml Nồng độ nhôm sunphat, sắt sunphat được kiểm soát theo cấp độ từ 500 đến 4000 mg.L-1 Nồng độ nhôm polychloride được kiểm soát theo cấp độ từ 1000 đến 8000 mg.L-1 Các bình sau đó được đặt trên máy lắc với tốc độ 100 vòng / phút trong 15 phút Sau khi đông tụ, các mẫu được để lắng trong 60 phút Sau khi lắng, 5 mL mẫu được thu thập từ giữa các bình và xác định phần trăm tế bào bị loại bỏ

Phương pháp lắng tủa sinh học bằng tủa chitosan

Sinh khối VKTQH được nuôi trong môi trường DSMZ -27 cải tiến, nuôi ở điều kiện kỵ khí sáng, Hỗn hợp VKTH trong nuôi cấy thử nghiệm (với

∆OD800 khoảng 2,0 - 2,5) được cho vào các bình 100 ml Nồng độ chitosan được kiểm soát theo cấp độ từ 50 đến 250 mg.L-1 Các bình sau đó cũng được đặt vào máy lắc với tốc độ 100 vòng/phút trong 15 phút Sau khi đông tụ, các mẫu được để lắng trong 60 phút Sau khi lắng, 5 mL mẫu được thu thập từ giữa các bình và xác định phần trăm tế bào bị loại bỏ

Hiệu suất lắng tủa được tính theo công thức:

Hiệu suất lắng tủa = (ODban đầu – ODsau lắng)/ ODbanđầu x100%

2.2.6 Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt

Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt bằng tinh bột biến tính

Sinh khối sau khi thu hồi bằng phương pháp tủa chitosan được sử dụng tạo chế phẩm dạng lỏng sệt có bổ sung tinh bột biến tính Tinh bột được hồ hóa ở trạng thái gel với tỷ lệ 2, 3, 4, 5% sau đó để nguội rồi tiến hành tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt bằng cách bổ sung sinh khối thu được với các tỷ

lệ 2VK:1TB, 1VK:1TB và tỷ lệ 1VK:2TB

Tinh bột biến tính được hồ hóa ở các nồng độ khác nhau sau đó được

bổ sung sinh khối VKTQH sao cho mật độ ban đầu của chế phẩm khoảng

1014 Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành khảo sát nồng độ tinh bột biến tính bổ sung thích hợp để tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt Sau khi tạo chế phẩm theo dõi mật độ tế bào trong 7 ngày

Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt bằng CMC

Sinh khối sau khi thu hồi bằng phương pháp tủa chitosan được sử dụng tạo chế phẩm dạng lỏng sệt có bổ sung CMC ở các nồng độ khác nhau CMC được hòa tan ở hai điều kiện nhiệt độ thường và đun nóng để CMC tan hoàn toàn trong nước với các nồng độ 1, 2, 3% sau đó được bổ sung sinh khối VKTQH sao cho mật độ ban đầu của chế phẩm khoảng 1014 Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành khảo sát nồng độ CMC bổ sung thích hợp để tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt Sau khi tạo chế phẩm chúng tôi theo dõi mật độ tế bào trong 7 ngày

Phương pháp tạo chế phẩm dạng lỏng sệt bằng carrageenan:

Sinh khối sau khi thu hồi bằng phương pháp tủa chitosan được sử dụng tạo chế phẩm dạng lỏng sệt có bổ sung carrageenan ở các nồng độ khác nhau Carrageenan được hồ hóa ở các nồng độ từ từ 0,2 – 1%, Carrageenan được hòa tan trong nước, đun nóng đến khi tan hoàn toàn ở nhiệt độ 80oC Khi các dung dịch gel nguội đến 38oC, tiến hành bổ sung sinh khối VKTQH với tỷ lệ 1:1 Trong thí nghiệm này chúng tôi tiến hành khảo sát nồng độ carrageenan

bổ sung thích hợp để tạo chế phẩm VKTQH dạng lỏng sệt Sau khi tạo chế phẩm chúng tôi theo dõi mật độ tế bào trong 7 ngày

2.2.7 Phương pháp xử lý thống kê sinh học

Số liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình của các lần lặp lại thí nghiệm ± độ lệch chuẩn (Standard Deviation - SD) Sử dụng phương pháp

xử lý thống kê sinh học bằng phần mềm Excel và phương pháp kiểm định phân tích phương sai một yếu tố (oneway - ANOVA) để so sánh sự khác biệt

có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa là α = 0,05

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN SẢN XUẤT SINH KHỐI VKTQH KHÔNG LƯU HUỲNH

3.1.1 Tối ưu nguồn carbon

VKTQH có thể sử dụng nhiều nguồn carbon cho sự phát triển của chúng và chúng có sự trao đổi chất linh hoạt trong các môi trường sống khác nhau Các chủng VKTQH lựa chọn sinh trưởng, phát triển tốt trong môi trường DSMZ-27 nhưng với mục đích gia tăng mật độ cũng như giá trị dinh dưỡng khi ứng dụng VKTQH làm thức ăn cho con giống thủy sản hai mảnh

vỏ, chúng tôi đã tiến hành lựa chọn nguồn carbon bổ sung vào môi trường nuôi Từ đó xác định khả năng tích lũy sinh khối của hỗn hợp các chủng lựa chọn trong môi trường DSMZ-27, trong đó nguồn carbon của môi trường gốc được loại bỏ hoàn toàn và lần lượt được thay thế bằng các nguồn carbon khác nhau (với nồng độ 2 g/l) như: acetate, succinate, glutamate, malate, butyrate, fructose, glucose, saccarose, lactose và rỉ đường Kết quảđược đánh giá sau 5 ngày nuôi cấy trong điều kiện kỵ khí-sáng thể hiện trên Hình 3.1 và Hình 3.2

Hình 3.1.Mức độ tích lũy sinh khối trong môi trường chứa

nguồn carbon khác nhau

Hình 3.2.Hình ảnh hỗn hợp VKTQH nuôi trong môi trường chứa nguồn

carbon khác nhau

Từ biểu đồ ở Hình 3.1 cho thấy hỗn hợp VKTQH đều có khả năng sinh trưởng tốt trên các ngồn carbon đã thử nghiệm (OD800 khoảng 1,5-2,5) Trong đó tốt nhất là trên nguồn malate, glutamate, rỉ đường và succinate Hầu hết các VKTQH không lưu huỳnh phát triển tốt trong môi trường có chứa các hợp chất hữu cơ như malate hoặc pyruvate [49] Carbon là nguồn cần thiết cho sự phát triển và sản xuất các chất chuyển hóa của vi sinh vật vì chúng rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật VKTQH có thể sử dụng nhiều nguồn carbon cho sự phát triển của chúng Đã có báo cáo rằng các nguồn carbon axit cacboxylic bốn carbon như malate, succinat, v.v và các nguồn nitơ có chứa nhóm amin giúp VKTQH không lưu huỳnh phát triển tốt hơn và tạo ra nhiều sắc tố hơn trong điều kiện yếm khí [9, 50] Các chủng VKTQH cũng tạo ra nhiều sinh khối hơn khi nuôi cấy trên môi trường có chứa glucose hoặc maltose làm nguồn carbon

3.1.2.Kết quả đánh giá hàm lượng protein thô trong tế bào khi nuôi cấy trên các nguồn C khác nhau

Đối với thức ăn trong chăn nuôi cũng như trong nuôi trồng thủy sản thì hàm lượng protein trong thức ăn là vô cùng quan trọng, Protein không chỉ có chức năng như chất dinh dưỡng mà còn thực hiện nhiều chức năng khá như xúc tác cho các phản ứng sinh hóa, Điều hòa sự trao đổi chất, protein đảm nhiệm nhiều chức năng liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, quy

Rỉ đường Glutamate GlucoseButyrate Saccarose Malate Succinate Acetate lactose Fructose DSMZ-27

định các tính trạng và các tính chất của cơ thể sống [51-54] Việc sử dụng sinh khối VKTQH làm nguồn protein đơn bào là nguồn cung cấp thay thế bền vững [55] Do vậy, kết quả tìm kiếm nguồn carbon ngoài việc đánh giá khả năng sinh trưởng, chúng tôi còn đánh giá % hàm lượng protein thô có trong tế bào Kết quả được trình bày trên Hình 3.3

Hình 3.3.Hàm lượng protein thô tổng hợp được khi hỗn hợp nuôi trên

các nguồn carbon khác nhau

Kết quả cho thấy hầu hết tỷ lệ protein thô trong tế bào VKTQH khi nuôi trên môi trường chứa các nguồn C khác nhau khá cao (từ 61,4- 68.9 %), trong đó cao nhất là malate, glutamate, succinate, rỉ đường cao nhất và thấp dần ở môi trường chứa nguồn C là fructose, butyrate, lactose, glucose, saccarose, acetate Kết quả còn cho thấy hàm lượng protein thô trong tế bào VKTQH khi nuôi ở môi trường chứa nguồn C là malate, glutamate, succinate

có hàm lượng protein cao hơn so với môi trường đối chứng DZMZ -27 Có thể nói khi nuôi trên các môi trường chứa các nguồn carbon khác nhau thì thu được hàm lượng sinh khối khác nhau và hàm lượng protein thô cũng khác nhau Anupama và Ravindra (2000) cho rằng sản xuất protein đơn bào từ VKTQH có nhiều lợi thế hơn các nhóm khác Hàm lượng protein thu được khi nuôi từ hỗn hợp VKTQH trên các nguồn C đều cao hơn các chủng vi

khuẩn quang hợp khác như Rhodobacter sphaeroides P47 từ chất thải dứa

0 10 20 30 40 50 60 70 80