Luận văn khảo sát một số điều kiện nuôi trồng tảo spirulina platensis trong phòng thí nghiệm kết hợp thử nghiệm một số môi trường mới và hệ thống dịch treo

Thí nghiệm 7: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis trong hệ thống dịch treo điều kiện ngoài trời với môi trường đã thay đổi hoàn toàn nguồn nitơ bằng muối amoni sunfat .... Thí nghiệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: NGUYỄN MINH HẢI SVTH: ĐỖ THỊ THANH NGÂN

MSSV: DH61400751

TP Hồ Chí Minh, 07/2018

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đến khoa Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Công nghệ Sài Gòn đã tạo cơ hội và điều kiện để em có thể thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Hải đã tận tình hướng dẫn em trong việc lựa chọn đề tài nghiên cứu cũng như hướng tiếp cận và giúp em chỉnh sửa những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài

Và cuối cùng, em xin cảm ơn các thầy cô, anh chị trong khoa và bạn bè các lớp đã giúp đỡ em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn!

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Giới thiệu chung về tảo Spirulina platensis 2

1.1.1 Lịch sử 2

1.1.2 Phân loại 3

1.1.3 Hình thái của Spirulina platensis 3

1.1.4 Đặc điểm vận động và cư trú 4

1.1.5 Đặc điểm sinh sản 5

1.1.6 Đặc điểm sinh hoá 6

1.1.7 Đặc điểm dinh dưỡng 8

1.1.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của Spirulina platensis 11

1.1.9 Giá trị thực tế của tảo 15

1.2 Tình hình nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina platensis 18

1.2.1 Trên thế giới 18

1.2.2 Ở Việt Nam 20

1.3 Các vấn đề khó khăn và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 22

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Vật liệu nghiên cứu 23

2.1.1 Đối tượng 23

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 23

2.1.3 Hóa chất 23

2.2 Nội dung và mục tiêu nghiên cứu 26

2.2.1 Khảo sát sự phát triển của tảo Spirulina platensis nuôi trong điều kiện

tảo nuôi trong phòng thí nghiệm 26 2.2.3 Thử nghiệm nuôi tảo trong môi trường khoáng đơn giản 26 2.2.4 Thử nghiệm môi trường tự nhiên 27 2.2.5 Thử nghiệm nuôi tảo trong hệ thống dịch treo với điều kiện ngoài trời

và điều kiện nhiệt độ phòng 27 2.3 Phương pháp nghiên cứu 27 2.3.1 Bố trí thí nghiệm 27 2.3.2 Phương pháp theo dõi chỉ tiêu chất lượng môi trường nuôi và điều kiện nuôi tảo 36 2.3.3 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 36

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37

3.1 Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina

platensis (điều kiện chiếu sáng 8/24) 37

3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sự phát triển của tảo

Spirulina platensis trong điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ 39

3.2.1 Thí nghiệm 2.1 Khảo sát sự phát triển của tảo khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng muối amoni sunfat 39 3.2.2 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát sự phát triển của tảo khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng ure 41

3.2.3 So sánh sự phát triển của tảo Spirulina platensis giữa ba mẫu thuộc

nhóm các thí nghiệm nuôi trong điều kiện có khống chế sự chiếu sáng (8/24) 43

3.3 Thí nghiệm 3: Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina

platensis (điều kiện chiếu sáng 24/24) 45

3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nguồn cacbon lên sự phát triển của

tảo Spirulina platensis trong điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ 49

triển của tảo Spirulina platensis trong điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ 51

3.5.1 Thí nghiệm 6.1: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis bằng môi trường khoáng đơn giản 54

3.5.2 Thí nghiệm 6.2: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis bằng môi trường tự nhiên 57

3.6 Thí nghiệm 7: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis trong hệ thống dịch treo điều kiện ngoài trời với môi trường đã thay đổi hoàn toàn nguồn nitơ bằng muối amoni sunfat 60

3.7 Thí nghiệm 8: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis trong hệ thống dịch treo điều kiện ngoài trời với môi trường đã thay đổi hoàn toàn nguồn nitơ bằng ure 62

3.8 Thí nghiệm 9: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis trong hệ thống dịch treo điều kiện nhiệt độ phòng với môi trường điều chỉnh nồng độ muối natri bicacbonat 1% 64

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67

4.1 Kết luận 67

4.2 Đề nghị 67

PHỤ LỤC 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tảo Spirulina platensis 15

Bảng 1.2 Thành phần acid amin trong tảo Spirulina platensis 16

Bảng 1.3 Thành phần vitamin trong tảo Spirulina platensis 16

Bảng 1.4 Thành phần khoáng trong Spirulina platensis 17

Bảng 1.5 Các chất màu trong Spirulina platensis 18

Bảng 2.1 Thành phần môi trường Zarrouk 23

Bảng 2.2 Thành phần các môi trường khoáng đơn giản 24

Bảng 3.1 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi ở điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ 37

Bảng 3.2 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng muối amoni sunfat 39

Bảng 3.3 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng ure 41

Bảng 3.4 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi của ba mẫu thuộc nhóm các thí nghiệm nuôi trong điều kiện chiếu sáng 8 giờ 43

Bảng 3.5 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi ở điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ 45

Bảng 3.6 Mật độ tảo qua 17 ngày nuôi ở điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ và chiếu sáng 24/24 giờ 47

Bảng 3.7 Mật độ tảo sau 7 ngày nuôi trong các môi trường thay đổi nồng độ muối natri bicacbonat 49

Bảng 3.8 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi trong các môi trường thay đổi hàm lượng ure 52

Bảng 3.9 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi trong các môi trường khoáng đơn giản 55

Bảng 3.10 Mật độ tảo sau 17 ngày nuôi trong các môi trường tự nhiên 58

Bảng 3.11 Mật độ tảo sau 7 ngày nuôi trong hệ thống dịch treo với môi trường thay đổi nguồn nitơ bằng muối amoni sunfat 60

trường thay đổi nguồn nitơ bằng ure 62Bảng 3.13 Mật độ tảo sau 7 ngày nuôi trong hệ thống dịch treo với môi trường thay đổi nồng độ muối natri bicacbonat 1% 64

Hình 1.1 Thu hoạch tảo Spirulina platensis ở vùng hồ Chad 2

Hình 1.2 Bánh Spirulina (Dihé) bán ở chợ địa phương 3

Hình 1.3 Hình dạng tảo Spirulina platensis 4

Hình 1.4 Sơ đồ vòng đời của tảo Spirulinna platensis 6

Hình 1.5 Chu trình Calvin 8

Hình 2.1 Hình chiếu đứng hệ thống dịch treo 33

Hình 2.2 Hệ thống dịch treo 33

Hình 3.1 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của tảo nuôi ở điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ 38

Hình 3.2 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của Spirulina platensis khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng muối amoni sunfat 40

Hình 3.3 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của Spirulina platensis khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng ure 42

Hình 3.4 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của ba mẫu thuộc nhóm các thí nghiệm nuôi trong điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ 44

Hình 3.5 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis nuôi ở điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ 46

Hình 3.6 Biểu đồ so sánh đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis nuôi ở điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ và 24/24 giờ 48

Hình 3.7 Biểu đồ so sánh đường cong tăng trưởng giữa các mẫu nuôi trong môi trường điều chỉnh nồng độ muối natri bicacbonat với mẫu nuôi trong môi trường Zarrouk 50

Hình 3.8 Biểu đồ so sánh đường cong tăng trưởng giữa các mẫu nuôi trong môi trường thay đổi hàm lượng ure với mẫu nuôi tròng môi trường Zarrouk 53 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh đường cong tăng trưởng giữa các mẫu nuôi trong các môi

môi trường tự nhiên với mẫu nuôi trong môi trường Zarrouk 59Hình 3.11 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của tảo nuôi trong của hệ thống dịch treo với môi trường thay thế nguồn nitơ bằng muối amoni sunfat 61Hình 3.12 Biểu đồ đường cong tăng trưởng của mô hệ thống thử nghiệm thay thế nguồn nitơ bằng muối ure 63Hình 3.13 Biểu đồ so sánh đường cong tăng trưởng của tảo nuôi trong hệ thống dịch treo và trong điều kiện phòng thí nghiệm với môi trường thay đổi nồng độ muối natri bicacbonat 1% 65

ĐẶT VẤN ĐỀ

Với sự bùng nổ của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, việc tìm ra nguồn nguyên liệu vừa rẻ tiền mà chất lượng không còn là trở ngại lớn nữa Cũng như vậy, thực phẩm dành cho người dần được thay thế bởi thực phẩm chức năng Có thể nói trong những năm gần đây, việc nghiên cứu tìm và khai thác các loại nguyên liệu nâng cao giá trị dinh dưỡng bổ sung vào thực phẩm ngày càng được quan tâm nhiều

hơn Spirulina platensis cũng là một trong những mối quan tâm đó

Các nhà khoa học đã chú ý tới Spirulina platensis không chỉ là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng chứa 55 – 70% protein mà còn chiết xuất được từ Spirulina

platensis nhiều hoạt chất có dược tính quý như phycocyanin, betacaroten, hoạt chất

sulfolipid, spirulan,… Ngoài ra, sinh khối Spirulina platensis còn chứa nhiều hàm

lượng các vitamin cần thiết, các nguyên tố canxi, sắt, photpho và có đủ các nguyên

tố vi lượng có giá trị sinh học cao như coban, selenium, đồng, kẽm, mangan,… giúp chống oxy hóa, chống dị ứng, tăng khả năng miễn dịch, có tác dụng làm giảm lượng

mỡ trong máu và chống ung thư

Tảo Spirulina platensis đóng góp nguồn sinh khối sơ cấp khổng lồ, có giá trị

cao và có hàm lượng dinh dưỡng vượt trội so với các loại rau, quả, hạt khác Việt Nam được biết đến là nơi có điều kiện thuận lợi để nuôi trồng loài tảo quý này Dù được kỳ vọng rất nhiều, song lợi thế đó chưa được nước ta tận dụng khai thác một cách hiệu quả Trong khi đó trên thị trường vẫn còn tình trạng cung không đủ cầu, nguyên liệu chủ yếu bán thô đem lại giá trị kinh tế không cao Theo đánh giá của các nhà khoa học thì tiềm năng sinh lợi từ nguồn tảo quý này tại Việt Nam là rất lớn

Nó được nuôi trồng ở nơi diện tích đất nông nghiệp bạc màu với thu nhập lên tới

1.2 tỷ đồng/ ha [3] Có thể nói, Spirulina platensis là đối tượng mang lại giá trị kinh

tế rất cao với thị trường rộng mở

Từ những lý do đó em đã chọn thực hiện luận văn tốt nghiệp với hướng đề

tài nuôi trồng tảo Spirulina platensis

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về tảo Spirulina platensis

1.1.1 Lịch sử

Spirulina là vi sinh vật cổ đã từng xuất hiện cách đây khoảng 3,5 tỷ năm

Chúng có lịch sử lâu đời khoảng hơn một tỷ năm so với tảo nhân thực hoặc thực vật bậc cao

Vào năm 1827, dựa trên hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc với khoảng 5 – 7 vòng đều nhau không phân nhánh, nhà tảo học người Đức - Deurben

đã đặt ra tên gọi Spirulina (gốc từ Latin và Anh ngữ “Spiral” có nghĩa là “xoắn”)

Người ta cho rằng tảo Spirulina giống với vi khuẩn hơn, do đó tảo Spirulina còn có tên là vi khuẩn lam [5] Vi khuẩn lam Spirulina platensis là một trong những

sinh vật quang tự dưỡng, từ thời cổ xưa chúng đã được dùng làm thức ăn bổ dưỡng của người Aztec ở Mexico - Châu Mỹ và thổ dân Kanembu - Trung Phi

Một số tài liệu sử học ghi nhận ở thế kỉ XVI, thổ dân Aztec sống quanh vùng

hồ Texcoco vẫn thường thu vớt một loại thức ăn từ hồ này, họ gọi món đó là Tecuilat Tecuilat được bán tại các chợ của Mexico và được ăn cùng với nước chấm

gọi là “Chilmolli” Về sau, Tecuilat được xác định làm từ tảo Spirulina platensis,

một loại thức ăn rẻ và giàu dinh dưỡng [14]

Người Kanembu thu hoạch tảo bằng cách vớt chúng lên và đựng vào chậu bằng đất, xả nước qua những túi vải và trải lên cát để làm khô dưới ánh nắng mặt trời [7] Khi khô, những người phụ nữ lấy những chiếc bánh tảo này để bán ở chợ địa phương Chiếc bánh này có tên là “dihé” "Dihé" được nghiền vụn, trộn với sốt

cà chua, tiêu và được rắc lên thịt, cá, đậu,… Nó chiếm 70% bữa ăn của người Kanembu

Hình 1.1 Thu hoạch tảo Spirulina platensis ở vùng hồ Chad

Hình 1.2 Bánh Spirulina (Dihé) bán ở chợ địa phương

1.1.2 Phân loại

Spirulina tên gọi của vi sinh vật này do nhà tảo học người Đức, Deurben đặt

năm 1927, trên cơ sở hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc (spiralis) Sau này được các chuyên gia phân loại học thống nhất tên khoa học đầy đủ:

Trong các hồ tảo sống tự nhiên hay nhân tạo, với mắt thường có thể nhận

thấy đó là một hồ nước xanh lục hay xanh lam dưới ánh nắng mặt trời

Hình dạng của Spirulina platensis chỉ thấy rõ khi quan sát dưới kính hiển vi

Đó là những sợi tảo có màu xanh lục lam, xoắn kiểu lò xo, với các vòng xoắn khá đều nhau, nhưng ở cuối hai đầu sợi thường hẹp, mút lại Đây là dạng chuẩn nhất Tuy vậy, tuỳ vào chu kì sinh trưởng phát triển, cường độ ánh sáng, nhiệt độ môi trường,… mà hình dạng có thể xoắn kiểu chữ C, S,… Các dạng này có chiều dài rất hay thay đổi, ngay trong một dạng, chiều dài mỗi sợi cũng khác nhau, ví dụ dạng uốn sóng có thể dài 5 – 7 nếp gấp, cũng có thể đến 27 nếp gấp

Hiện tượng biến dạng nói lên khả năng thích nghi với môi trường mà vi sinh vật cổ xưa này có được qua hàng triệu năm tiến hoá chọn lọc tự nhiên Dạng xoắn

thường giữ được trong phòng nghiên cứu, sang môi trường nuôi đại trà, dạng xoắn thường biến thành dạng thẳng, tỉ lệ xoắn – thẳng khoảng 15 – 85 [3]

Hình 1.3 Hình dạng tảo Spirulina platensis

b Kích thước

Tảo Spirulina platensis có dạng xoắn lò xo khoảng 5 – 7 vòng đều nhau

không phân nhánh Đường kính xoắn khoảng 35 – 50µm, bước xoắn 60µm, chiều dài thay đổi có thể đạt 0.25mm [5]

Sợi trưởng thành thường dài 250µm đến gần 1000µm, chiều ngang sợi khoảng 6 – 8µm (tương đương với chiều rộng của tế bào) Nhiều trường hợp tảo

Spirulina platensis có kích thước lớn hơn Nói chung, kích thước này khác nhau tuỳ

dạng xoắn hay thẳng hoặc sợi tảo ở các giai đoạn khác nhau: phân chia hoặc già hóa

có kích thước ngắn hơn [3]

Tảo có khả năng vận chuyển theo hình thức trượt xung quanh trục của

chúng Vận tốc vận chuyển của chúng có thể đạt 5 micron/giây [5]

1.1.4 Đặc điểm vận động và cư trú

Spirulina có khả năng vận động theo 2 kiểu:

- Kiểu tự xoắn với đường kính vòng xoắn có thể thay đổi đến 80µm, và các vòng xoắn có thể thưa hay dày Mặt khác từ kiểu xoắn, tế bào sợi có thể tự vận động chuyển sang các dạng sóng, dạng thẳng hoặc dạng hỗn hợp

- Kiểu vận động tịnh tiến, trượt trôi trong môi trường nước, tốc độ di chuyển theo cơ chế trượt, đạt khoảng 5 µm/s

Nhờ vào đặc điểm vận động kết hợp với đặc tính nổi trên mặt nước do

cho thấy Spirulina platensis là sinh vật phiêu sinh sống tự do trong nước kiềm, giàu

khoáng chất

Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể lên tới 50 cm, và trong môi trường nhân tạo thường nuôi ở mức nước 10 – 30 cm (nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ đáy sâu 1 – 1,5m (sục khí) để đảm bảo tiếp nhận ánh sáng Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ trợ nhau, rất quan

trọng trong công nghệ nuôi trồng Spirulina platensis [3]

1.1.5 Đặc điểm sinh sản

Tảo Spirulina có phương thức sinh sản vô tính, phân đoạn Từ một cơ thể

mẹ trưởng thành (Trichome) tự phân chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạn gồm một số vòng xoắn từ 2 đến 4 tế bào (Hormogonia) [3]

Cơ quan làm gãy và làm rời tảo đoạn là:

- Gian bào: một hay hai tế bào gần nhau hóa nhầy, tế bào bên cạnh nhờ vậy tách ra dễ dàng, phát triển thành cơ thể mới

- Hoại bào (necridia): tế bào trở nên vàng và vách ngăn của chúng lõm xuống

Tế bào ấy dần dần tan đi và giúp cơ thể tách thành hai đoạn rời nhau [6] Các đoạn tảo con sau khi tách rời nhau, trượt khỏi cơ thể mẹ bắt đầu phát triển, trưởng thành và chu kì sinh sản lặp lại một cách ngẫu nhiên, đảm bảo vòng đời của tảo Trong giai đoạn sinh sản, tảo đoạn nhạt màu, ít sắc tố xanh hơn bình thường

Do cách sinh sản tảo đoạn, nên tảo con có độ dài kém hơn độ dài của tảo

mẹ nhiều lần Do đó, khi nuôi liên tục, người ta có thể sử dụng các màng lọc vớt được sợi trưởng thành, còn đoạn chưa trưởng thành lọt qua màng lọc, vào môi trường tiếp tục được chăm sóc, trưởng thành Cách thu hoạch này giản đơn giúp

công nghệ nuôi Spirulina thêm một lợi thế [3]

Trong trường hợp gặp điều kiện không thuận lợi, tảo lam cũng có khả năng tạo bào tử giống như ở vi khuẩn Thường bào tử do những tế bào dinh dưỡng tạo ra Bào tử chứa nhiều chất dinh dưỡng ở dạng dữ trữ và được bao bọc bởi một lớp vỏ dày Khi gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ tạo ra một sợi tảo mới

Chu kì phát triển của tảo rất ngắn, trong điều kiện tối ưu, vòng đời của

Spirulina khoảng một ngày, còn ở điều kiện ít thuận lợi hơn là ba đến năm ngày [5]

Hình 1.4 Sơ đồ vòng đời của tảo Spirulina platensis [12]

1.1.6 Đặc điểm sinh hoá

Spirulina thuộc nhóm vi khuẩn lam, có khả năng tự dưỡng quang năng nhờ

chứa sắc tố quang hợp là chất diệp lục a Quá trình quang hợp của Spirulina là quá

trình phosphoryl hóa quang hợp phi tuần hoàn có giải phóng oxy như ở cây xanh [6]

a Quá trình oxy hóa sinh học sinh năng lƣợng

Quá trình oxy hóa sinh học gồm 3 giai đoạn: mất, chuyển và tiếp nhận hidro Các phản ứng phosphoryl hóa xảy ra trong quá trình này giúp tạo ra ATP, nguồn năng lượng cần thiết cho các hoạt động sống

 Các sắc tố tham gia vào quá trình oxy hóa sinh học

Quá trình phosphoryl được bắt đầu với sự hấp thu ánh sáng nhờ vào sự hiện diện của các sắc tố có mặt: chlorophyll, phycocyanin và carotenoid Số lượng sắc tố

sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp thu ánh sáng Trong số đó chlorophyll đóng vai trò chủ yếu

Chlorophyll tồn tại chủ yếu ở dạng chlorophyll a có công thức phân tử

C55H72O4N4Mg

 Nơi xảy ra quá trình oxy hóa sinh học

Quá trình oxy hóa sinh học sinh năng lượng của vi khuẩn lam được xảy ra ở thykaloid Chúng có số lượng rất nhiều, dạng bản xếp song song hay có dạng uốn khúc nằm gần màng tế bào chất Trên màng của thykaloid có chứa các chlorophyll a,

hợp Trên mặt ngoài của thykaloid có chứa phycobilixom (một cấu trúc protein có dạng đĩa cấu tạo với 75% phycocyanin, 12% phycoeritrin, 13% allophycocyanin)

Sự hiện diện của phycobilixom và sự vắng mặt của chlorophyll b là đặc trưng của vi khuẩn lam

 Cơ chế

Phosphoryl hóa quang hợp xảy ra trong điều kiện có oxy và có 2 hệ thống quang hợp Hệ thống quang hợp I có chứa chlorophyll a sử dụng tia sáng có bước sóng ngắn, hệ thống II có chứa chlorophyll b sử dụng được tia sáng có bước sóng dài

Hệ thống quang hợp I sinh NADPH2 và ATP, hệ thống II sinh oxy và ATP

b Quá trình cố định CO 2 – sinh tổng hợp các chất

Năng lượng thu được từ các quá trình oxy hóa sinh học chủ yếu được dùng

để cố định CO2 Ở vi khuẩn lam, quá trình này chủ yếu thực hiện theo chu trình Calvin

Có thể chia chu trình Calvin thành 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: phản ứng carboxyl hóa 3 phân tử ribulose-1,5-biphosphate cố

định 3 phân tử CO2 tạo 6 phân tử glycerate-3-phosphate nhờ enzyme phosphoribulokinase

- Giai đoạn 2: phản ứng khử Sau phản ứng carboxyl hóa lập tức xảy ra phản

ứng khử nhóm carboxyl trên glycerate-3-phosphate thành nhóm aldehyde

- Giai đoạn 3: tái sinh thể nhận CO2 Trong chu trình Calvin, ngoài việc hình thành phân tử glucose từ glyceraldehyde-3-phosphate thông qua con đường EMP còn có việc hình thành 3 phân tử ribulose-1,5-biphosphate để tiếp tục lặp lại quá trình

Như vậy, để sản sinh 1 phân tử glucose theo chu trình Calvin có thể có công thức chung như sau:

6CO2 + 12NADP(P)H2 + 18ATP C6H12O6 + 12NADP + 18ADP + 18Pν

Hình 1.5 Chu trình Calvin

1.1.7 Đặc điểm dinh dƣỡng

Tảo Spirulina là vi sinh vật quang tự dưỡng bắt buộc, không thể sống hoàn

toàn trong tối, quang hợp nhờ ánh sáng mặt trời Đây là một trong khoảng 2500 loài Cyanophyta cổ nhất, tự dưỡng đơn giản, có khả năng tổng hợp được các chất cần thiết cho cơ thể, kể cả các đại phân tử phức tạp [3]

Môi trường dinh dưỡng của Spirulina platensis gồm:

- Các dưỡng chất: trong môi trường nước, Spirulina platensis cần đủ nguồn

dinh dưỡng: cacbon, nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng, Ngoài ra, chúng còn cảm ứng với một số chất ức chế hoặc chất kích thích sinh trưởng

- Các điều kiện lý hóa thích hợp: pH, áp suất thẩm thấu, ánh sáng, nhiệt độ, điều kiện khuấy trộn, [3]

a Dinh dƣỡng cacbon

Tảo Spirulina đồng hoá cacbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là

bicacbonat (HCO3-), thông qua quá trình quang hợp Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) và một số chất khác:

HCO3- + 2H2O (CH2O) + O2 + H2O + OH- Cacbon dạng khí CO2 cũng có thể được sử dụng, nhưng phải đảm bảo cho môi trường ở vùng pH kiềm thích hợp Do vậy, nhiều tác giả đồng ý nguồn cacbon

có thể sục hoặc khuấy trộn không khí thường (chứa 0,03% CO2), hoặc nguồn khí có

1 – 2% CO2, nhằm để điều chỉnh pH, hoặc đảo môi trường giúp các tế bào tảo chuyển động đều, tiếp xúc được với ánh sáng [3]

Vậy khi sục CO2, CO2 được cố định theo phản ứng CO2 + OH- CO3Hnên rất ít thất thoát, và góp phần tạo pH tối ưu cho tảo ở khoảng 8,5 – 10,5

Trong quá trình nuôi, nếu chỉ thổi CO2 mà môi trường không có muối cacbonat nào khác thì sẽ làm giảm pH xuống còn 6.5 Khi đó tảo sẽ chết rất nhanh

Do đó, khi thổi khí CO2, phải kết hợp với việc cung cấp muối bicacbonat vào môi

trường sẽ tạo ra pH thích hợp cho tảo phát triển [5] Như vậy nguồn cacbon chủ yếu

là NaHCO3, còn CO2 chỉ là nguồn bổ sung phụ

b Dinh dƣỡng nitơ

Trong quá trình phát triển của tảo Spirulina platensis, nguồn dinh dưỡng

nitơ đóng vai trò rất quan trọng Nếu thiếu nitơ, sinh khối tảo sẽ giảm rất nhanh

Tảo Spirulina và nhiều vi sinh vật cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng

khử nhờ enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP Kết quả nitơ được tổng hợp thành

protein của chúng Khả năng cố định đạm của Spirulina rất cao, cho hàm lượng nitơ

khoảng 10% trọng lượng khô, hay thường trên 50% protein

Spirulina có khả năng sử dụng nitơ dưới dạng nitrat, NO3-, ngưỡng 30 – 710mg N/l, trung bình ở 412mg N/l (theo môi trường của Zarrouk C) Tuy nhiên,

Spirulina không có khả năng sử dụng nitơ dạng khí N2, do vậy, phải cung cấp lượng lớn nguồn nitơ trong quá trình nuôi

Ngoài ra có thể dùng nhiều nguồn nitơ khác: nitơ ammoniac (NH3) dạng này thường có trong các loại nước thải – biogas, nitơ amon: (NH4)2SO4 (amoni sunfat – AS), (NH4)2HPO4 (Diamoniphotphat – DAP) là các loại phân bón hay dùng trong nông nghiệp, hoặc ure (NH2)2CO

Nếu sử dụng các nguồn nitơ khác nitrat, cần khống chế nồng độ vì dễ gây sốc làm giảm năng suất sinh khối, thậm chí gây chết tảo Nên khống chế nồng độ nitơ tính theo NH3 từ 30 – 70 mg/l hoặc dưới 100 mg/l

Nguồn nitơ thức ăn cho Spirulina platensis có thể chuyển đổi theo cách:

ure (NH2CONH2) ammoniac (NH3) ammonium (NH4+) nitrat (NO3-)

Nhiều nghiên cứu còn thấy Spirulina cũng có thể sử dụng nitrit nhưng rất

nhạy cảm và cần phải lưu ý đến dư lượng nitrit khi thu sinh khối vì rất dễ gây độc Các chất acid amin, glutamine, acid uric, base purin và dẫn chất cũng có thể được

Spirulina đồng hóa

c Dinh dƣỡng photpho

Photpho được tế bào tảo sử dụng để tổng hợp ATP, acid nucleic, các hợp chất cấu tạo khác Nồng độ tối đa của photpho từ 90 – 180 mg/l, sử dụng photpho

vô cơ dưới dạng muối natri, kali photphat

Nghiên cứu khác cho thấy lượng photpho đưa vào có thể cao đến 360 mg/l, khi đó hàm lượng protein đạt được sẽ cao nhất

d Các dƣỡng chất khoáng

Kali K+ và Natri Na+: dưới dạng muối chloride, hoặc vài dạng khác kết hợp với nguồn nitơ, photpho

Tảo Spirulina rất ưa muối, trong môi trường ưu trương nhất chứa kali tới 5g/l

và natri tới 18g/l Trong thực nghiệm, tỷ lệ K+/Na+ nên nhỏ hơn 5, lớn hơn tảo chậm phát triển, hoặc hơn nữa gây rối loạn, phá vỡ cấu trúc tế bào

Magie (Mg2+): đóng vai trò tương tự như photpho trong tổng hợp các hạt polyphotphat

Canci (Ca2+): không ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo

Sắt: là dưỡng chất thiết yếu, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và hàm lượng protein Sắt thường dùng muối FeSO4 (0,01g/l) Có thể dùng sắt dạng phức EDTA (etylen diamin tetracetic acid), phức này hòa tan bền hơn trong kiềm so với dạng vô cơ Nồng độ Fe2+ trong môi trường rất rộng từ 0,56 – 56 mg/l môi trường Clo (Cl-): tảo này rất ưa Clo vô cơ, nồng độ thường dùng với muối NaCl, khoảng 1 – 1,5g/l

Các khoáng vi lượng khác: Bo (B3+

), kẽm (Zn2+), mangan (Mn2+), đồng (Cu2+), coban (Co2+)… là các vi lượng được dùng nhưng ảnh hưởng không rõ đến sinh khối protein, chỉ ảnh hướng đến một số thành phần khác như vitamin,… Ngoài các dưỡng chất chính cần thiết, nếu trong môi trường có sự hiện diện của những vi lượng khoáng khác, vi khuẩn lam có thể hấp thu chủ động hay thụ động

Đặc biệt chú ý, các nguyên tố chỉ thiết yếu ở một ngưỡng nồng độ nhất định, vượt ngưỡng này tảo sẽ kém phát triển hoặc không tồn tại Các vi lượng đồng, sắt, lưu huỳnh,… gây độc rất rõ cho tảo Một số nguyên tố độc hại như

chì, thuỷ ngân, arsenic, cadimium mà Spirulina hấp thu dễ dàng, cần phải

1.1.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của Spirulina platensis

Tám yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến năng suất của Spirulina: cường

độ sáng, nhiệt độ, mật độ nuôi, tốc độ khuấy, chất rắn hòa tan, pH, chất lượng nước

và sự hiện diện của các chất đa lượng cũng như vi lượng (C, N, P, K,…)

Như vậy, ngoài môi trường dinh dưỡng còn có nhiều yếu tố tác động tới sự

sinh trưởng của Spirulina platensis, đó là ánh sáng, nhiệt độ, pH môi trường,… Do

là sinh vật tự dưỡng bắt buộc nên yếu tố ánh sáng vô cùng quan trọng Ngoài việc tham gia vào quá trình quang hợp hô hấp, nó còn ảnh hưởng đến quang hợp màng tế

bào, phân chia tế bào, sinh sản, tính nổi và di động của Spirulina platensis [3]

a Ảnh hưởng của ánh sáng

Ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát

triển của tảo Sự tác động của ánh sáng tới Spirulina bởi hai yếu tố chính đó là thời

gian và cường độ chiếu sáng

Thời gian chiếu sáng càng dài thì năng suất tảo Spirulina càng cao Tảo

Spirulina platensis đạt giá trị sinh khối cao nhất khi được chiếu sáng liên tục [5]

Cường độ ánh sáng cần thiết cho nuôi tảo thay đổi tùy theo độ sâu nước nuôi, dụng cụ nuôi Quá trình quang hợp của tảo sẽ gia tăng khi cường độ bức xạ mặt trời gia tăng và sẽ giảm khi cường độ bức xạ mặt trời giảm Cường độ ánh sáng thích

hợp nhất cho Spirulina platensis là 25000 – 30000lux [5]

Spirulina platensis có khả năng phát triển được cường độ ánh sáng 60.000lux

trong 2 – 3 ngày, thậm chí chịu được cường độ 120.000lux, nhưng chỉ được ít phút Trong các trường hợp ánh sáng có cường độ cao, tốc độ sinh trưởng, tổng hợp sinh

khối tăng mạnh so với điều kiện tối ưu, song chỉ được thời gian ngắn, Spirulina

platensis bị phân giải tế bào và chết

Ngoài ra, cường độ ánh sáng còn phụ thuộc vào mật độ nuôi của tảo, vì khi cường độ ánh sáng cao mà mật độ tảo lớn thì mỗi sợi tảo vẫn nhận được cường độ ánh sáng nhỏ Nhiều loại vi tảo có cường độ quang hợp bão hoà ở khoảng 33% tổng lượng cường độ ánh sáng Vì vậy, trong điều kiện ánh sáng có cường độ cao và thời gian chiếu sáng dài, người ta thấy xuất hiện hiện tượng quang ức chế có thể làm tảo chết hoặc làm giảm đáng kể năng suất nuôi trồng [1]

Ánh sáng chiếu xiên chếch, hoặc khuếch tán qua vật liệu tôn nhựa, kính thích hợp hơn ánh sáng chiếu thẳng, trực tiếp [3] Saeid và Chojnacka (2015), cũng chỉ ra, ánh sáng tuy là một yếu tố quan trọng nhưng không nên sử dụng ánh nắng

thể cần phải nhanh chóng làm nóng môi trường nuôi vào buổi sáng Trong bóng tối,

các phản ứng hóa học vẫn diễn ra trong Spirulina, như tổng hợp protein và hô hấp

[25]

Như vậy có thể thấy rằng, vi khuẩn lam cũng thích nghi với chu kỳ sáng – tối, hay sau khi hấp thu ánh sáng, tảo có một khoảng khắc nghỉ trước khi tiếp tục

việc hấp thu đó [3] Trong Spirulina platensis có rất nhiều “túi khí” có đường kính

70nm được tạo nên từ những chuỗi protein Khi muốn nổi trên mặt nước để hấp thu ánh sáng mặt trời và quang hợp thì các “túi khí” này tích lũy đủ không khí Sau khi

đã hấp thu đủ ánh sáng, tế bào Spirulina platensis tích lũy được một lượng lớn

carbonhydrate làm tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào, lúc này các khí trong túi bị

ép lại và được phóng thích ra khỏi tế bào, hòa tan vào môi trường xung quanh Vi khuẩn lam không còn khí nên chìm xuống đáy, chuyển sang pha tối tiến hành chuyển hóa carbohydrate sang protein Điều này được thực hiện bởi sự khuấy trộn

để các sợi tảo lần lượt nổi lên bề mặt nhận ánh sáng và di chuyển xuống phía dưới

của môi trường nuôi ít hoặc không có ánh sáng xuyên thấu

Nói chung, để đạt được chế độ ánh sáng phù hợp phải kết hợp đồng thời nhiều yếu tố: cường độ nguồn sáng (tự nhiên hay nhân tạo), mật độ tế bào tảo và độ trong, độ nông sâu của môi trường nuôi và chế độ trộn sục khí, thời gian và kiểu chiếu sáng ngắt quãng hay liên tục, [3]

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của môi trường luôn là một trong những thông số ảnh hưởng nhạy cảm đến bất kỳ sinh vật nào Yếu tố nhiệt độ được quy định bởi nhiều yếu tố có liên quan, mà trực tiếp là ánh sáng mặt trời, độ ẩm không khí, điều kiện địa chất – thổ nhưỡng và phương pháp nuôi [3]

Đối với Spirulina platensis, nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của chúng Spirulina platensis phát triển ở nhiệt độ khá cao

Chúng có khả năng phát triển ở khoảng nhiệt độ 32 – 40oC Nhiệt độ phát triển tốt nhất của chúng thường là 35oC [33]

Theo Richmond (1986), Spirulina cho thấy sự tăng trưởng tối ưu giữa 35 và

37°C trong điều kiện phòng thí nghiệm Còn ở ngoài trời, sự gia tăng nhiệt độ lên tới 39°C trong vài giờ không gây hại cho tảo cũng như khả năng quang hợp của chúng Vào ban đêm, chúng có thể chịu được nhiệt độ tương đối thấp Ngoài ra, sức

đề kháng của Spirulina với tia cực tím khá cao [24]

Ở nhiệt độ cao đến 40o

C, tảo tồn tại được khoảng bốn ngày [3] và bị chết sau sáu ngày [5] Các tổn thương của tảo gây ra bởi nhiệt độ cao sẽ không hồi phục nếu đưa trở lại điều kiện thích hợp

Ở nhiệt độ thấp, dưới 25o

C, Spirulina platensis phát triển rất chậm Dưới 17°C, tăng trưởng thực tế là không, nhưng Spirulina không chết và đến 12oC tảo không có khả năng phát triển [3]

Hơn nữa, nhiệt độ như là yếu tố bên ngoài có ảnh hưởng đến hình dạng của tảo Khi nuôi ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau, tảo sẽ biểu hiện những hình dạng khác nhau như dạng xoắn, dạng thẳng Tuy nhiên, chất lượng protein của hai dạng xoắn và thẳng không khác nhau về hàm lượng và thành phần phân tích protein, acid amin và tỉ lệ giữa các acid amin Dù vậy, dạng xoắn vẫn là hình thái biểu hiện tảo đang ở điều kiện sống tốt nhất, dù ở môi trường nuôi nhân tạo hay tự nhiên [3] Ánh sáng và nhiệt độ là hai thông số tỷ lệ thuận với nhau Nếu đạt được mọi thuận lợi, dạng tảo xoắn luôn cho năng suất cao hơn Điều này luôn được quan tâm

trong việc triển khai nuôi tảo Spirulina platensis, thể hiện ưu thế của các nước nhiệt

đới hơn các nước ôn đới [3]

pH môi trương từ 8,5 – 9 là pH tối ưu cho Spirulina platensis phát triển Ở

pH này, các nguồn cacbon vô cơ được tảo đồng hoá nhiều nhất Tuy nhiên, ở pH =

10 – 11 tảo vẫn có khả năng phát triển, nhưng rất chậm [5]

Khi pH từ 9 – 11, đó là một môi trường tốt Điều này đảm bảo rằng các chủng vi sinh vật khác được ngăn chặn làm ô nhiễm môi trường nuôi vì chúng

không thể sống trong môi trường kiềm mà Spirulina phát triển [27]

Ở pH thấp (<5), phản ứng quang tổng hợp rất thấp, và cũng tương tự như vậy

ở pH cao (>11) [3]

d Chế độ sục khí

Ngoài các yếu tố trên, sục khí cũng có vai trò quan trọng ảnh hưởng đến quá

trình trao đổi chất của tế bào Spirulina platensis

Khuấy sục khí giúp tảo lơ lửng trong nước, tránh lắng xuống đáy hay tụ thành đám nổi dày trên mặt nước, che ánh sáng Từ đó, tảo có cơ hội tiếp xúc đều với ánh sáng và chất dinh dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho quang hợp, tăng cường quá trình tiếp xúc thẩm thấu hấp thu dưỡng chất và sinh tổng hợp ở mức độ cao Đồng thời, sục khí giúp hạn chế sự phân tầng nhiệt độ trong môi trường nuôi Hơn nữa, việc sục khí giúp trộn đều chất dinh dưỡng có trong môi trường, hoà tan

CO2 vào môi trường giúp điều chỉnh pH, tạo điều kiện thoát khí oxy khỏi môi trường nuôi [3]

Chế độ thổi khí CO2 với liều lượng 2% liên tục dưới một chế độ ánh sáng mạnh và có mặt của HCO3- sẽ là điều kiện tối ưu cho tảo phát triển [5]

Zeng và cộng sự (2001) cũng thấy rằng việc sục 1% CO2 trong hệ thống nuôi

giúp tăng nồng độ tế bào và ổn định độ pH của môi trường nuôi Spirulina

Có thể tạo dòng chảy trộn đều như chủ đích trên bằng cách: sục khí trời (có hoặc không trộn thêm CO2), và khuấy trộn bằng cánh khuấy hay sử dụng các thiết

bị lắc ở phòng thí nghiệm [34]

Một số tác giả khác, chế độ nuôi hở ngoài trời nên khuấy trộn với vận tốc dòng chảy khoảng 20 – 25cm/giây có thể khuấy ngắt quãng ví dụ 9 – 10 lần /ngày, mỗi lần 5 – 10 phút [3]

e Độ trong suốt của môi trường cấy

Nguồn nước được sử dụng nên được làm sạch hoặc lọc để tránh sự phát triển của các loại tảo khác Nước RO được xử lí là cách tốt nhất để nuôi trồng tảo

Spirulina [27]

Các chất dinh dưỡng hòa tan trong nước sạch để nuôi Spirulina đều không

tạo màu sắc, hay môi trường nuôi tảo ban đầu là trong suốt Nhưng trong quá trình nuôi, những chuyển hóa phức tạp có thể xảy ra ngoài tế bào vi khuẩn lam, cộng với các chất thải của tế bào sẽ làm cho môi trường dần sẫm màu Như vậy, ngoài sự che khuất ánh sáng của tế bào, thì màu sắc của môi trường (nếu có), làm cản trở sự xuyên thấu của tia ánh sáng Do đó, một chế độ linh động trong điều chỉnh cung cấp ánh sáng và khuấy trộn phải được thay đổi phù hợp [3]

1.1.9 Giá trị thực tế của tảo

Vi tảo bao gồm carotenoids, axit béo không bão hòa chuỗi dài (PUFA), protein, chất diệp lục, vitamin và sắc tố độc đáo [19], [21]

Đáng chú ý, Spirulina là một trong những vi tảo có triển vọng hơn cả, giàu

protein, axit amin thiết yếu, PUFA, vitamin, khoáng chất và nhiều chất dinh dưỡng

thực vật Spirulina có hàm lượng protein cao, với 60 – 70% trọng lượng khô, tùy

thuộc vào nguồn gốc [23] Nó là một protein hoàn chỉnh, chứa tất cả các axit amin thiết yếu, bao gồm leucine, isoleucine, và valine, mặc dù với lượng giảm methionine, cystine và lysine khi so sánh với các protein tiêu chuẩn như protein, thịt hoặc sữa

Spirulina có hàm lượng PUFA cao, 1,5 – 2,0% trong tổng số 5 – 6% lipit

Đặc biệt, Spirulina giàu axit γ-linoleic (GLA; 30 – 35% tổng PUFA) và cũng cung

cấp axit stearidonic (SDA), axit eicosapentaenoic (EPA), axit docosahexaenoic (DHA) và axit arachidonic (AA) GLA là một acid béo thiết yếu hiếm khi có trong

thành phần hoặc chế độ ăn uống Hơn nữa, Spirulina ít cholesterol (32,5mg / 100 g)

Ví dụ, 10 g bột Spirulina chỉ cung cấp 1,3 mg cholesterol, trong khi lượng protein tương đương từ trứng sẽ cung cấp 300 mg cholesterol Ngoài ra, Spirulina

dễ tiêu hóa do sự vắng mặt của cellulose trong thành tế bào: sau 18h, hơn 85% protein của nó được tiêu hóa và đồng hóa [26] Hàm lượng dinh dưỡng cao và cholesterol thấp rất quan trọng đối với chức năng của nó như là một thành phần thực phẩm

Ngoài ra, Spirulina chứa khoảng 13,5% carbohydrate, chủ yếu bao gồm

glucose, cùng với rhamnose, mannose, xylose, galactose [16], [22]

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của tảo Spirulina platensis [5]

Bảng 1.2 Thành phần acid amin trong tảo Spirulina platensis [5]

Acid amin

thiết yếu

Hàm lượng trong 10g

%/tổng Các Acid amin

Khác

Hàm lượng trong 10g

%/tổng

Phenylalanine 280 µg 4,5 % Glycine 320 µg 5,2 % Threonine 320 µg 5,2 % Histidine 100 µg 1,6 % Tryptophan 90 µg 1,5 % Proline 270 µg 4,3 % Valine 400 µg 6,5 % Serine 320 µg 5,2 % Isoleucine 350 µg 5,6 % Tyrosine 300 µg 4,8 % Leucine 540 µg 8,7 % Alanine 470 µg 7,6 % Lysine 290 µg 4,7 % Arginine 430 µg 6,9 % Methionine 140 µg 2,3 % Aspartic Acid 610 µg 9,8 %

Cystine 60 µg 1,0 % Glutamic Acid 910 µg 14,6 %

Hơn nữa, Spirulina cũng chứa hàm lượng vitamin B1 tương đối cao

(thiamin), B2 (ribo-avin), B3 (nicotinamide), B6 (pyridoxin), B9 (axit folic), B12 (cyanocobalamin), vitamin C, vitamin D và vitamin E

Đáng chú ý là tất cả các khoáng chất thiết yếu (khoảng 7%) có sẵn trong

Spirulina, bao gồm kali, canxi, crôm, đồng, sắt, magie, mangan, phốt pho, selen,

natri và kẽm Do đó, sinh khối của nguồn nguyên liệu phong phú này được sử dụng làm phụ gia thực phẩm và thức ăn trong nhiều ngành công nghiệp như nông nghiệp, thực phẩm và dược phẩm [28]

Bảng 1.3 Thành phần vitamin trong tảo Spirulina platensis [17]

Vitamin Trên 10g Nhu cầu hàng

ngày cho phép

% so với nhu cầu hàng ngày cho phép Vitamin A ( -carotene) 23000 IU 500

% so với nhu cầu hàng ngày

Ngoài ra, Spirulina có màu xanh lam-lục là do chúng chứa nhiều

sắc tố với hàm lượng cao như chlorophyll, phycocyanin, betacaroten,

xanthophyll [13]

Bảng 1.5 Các chất màu trong Spirulina platensis [5]

Chất màu Màu sắc Hàm lượng trong 10g % Spirulina

Phycocyanin Xanh da trời 1400 µg 14 %

Chlorophyll Xanh lá cây 100 µg 1,0 %

Carotenoids Màu vàng cam 47 µg 0,47%

1.2 Tình hình nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina platensis

1.2.1 Trên thế giới

Spirulina được trồng đại trà ở các nước trên thế giới từ những năm 1972 Các

nước sản xuất Spirulina tập trung chủ yếu ở Châu Á và vành đai Thái Bình Dương Những khu vực và vùng lãnh thổ có sản lượng Spirulina lớn là Trung Quốc, Nhật

Bản, Đài Loan, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Mehico

Tảo Spirulina platensis phát triển trên môi trường có tính chọn lọc cao, trong

các hệ thống nuôi hở mà hầu như không bị nhiễm tạp Hiện nay, Spirulina được

nuôi ở nhiều nước với nhiều hình thức nuôi khác nhau từ thủ công đến công nghiệp

Nó là đối tượng được sản xuất rộng rãi trên toàn thế giới nhưng nơi có điều kiện thuận lợi để phát triển nuôi trồng là một số nước châu Á và châu Phi [20]

Khởi đầu là vào những năm 1977, một doanh nghiệp tảo đầu tiên của Hoa

Kỳ đã bắt tay vào nuôi thử nghiệm mô hình pilot trên các bể nhân tạo Họ chọn thung lũng hoang mac Inperial thuộc bang California Vì nơi đây có nhiệt độ trung

bình cao và tránh xa vùng ô nhiễm đô thị Đến năm 1981, một sự hợp tác đầu tiên

giữa doanh nhân California và thương nhân Nhật Bản đã hình thành nên Earthrise Farm và chính thức đi vào sản xuất ổn định vào năm 1982, cung cấp sản phẩm cho

hơn 40 quốc gia và nguồn Spirulina ở đây được xem là tốt nhất

Ở hồ Klamath ở Oregon (Mỹ) hiện nay đang nuôi sinh khối Spirulina với sản

lượng rất lớn, theo ước tính nếu nuôi hết công suất có thể đạt tới năng suất 2000

tấn/năm Năm 1998, nơi đây đã nuôi sinh khối đạt giá trị lên tới 100 triệu USD [11]

Ngoài ra, trên thế giới còn có các trang trại nuôi tảo Spirulina platensis với

quy mô lớn, chất lượng cao như: trang trại Twin Tauong (Myanmar); trang trại Sóa Texcoco (Mehico); công ty tảo Siam (Thái Lan); trang trại Chen Hai (Trung Quốc)

và nông trại Hawaii (Hoa Kỳ)

Đã từ lâu, tảo Spirulina platensis được con người sử dụng làm thức ăn như

một loại thức ăn giàu dinh dưỡng có tác dụng trong việc phòng và chữa trị bệnh cho

(WHO/OMS) công nhận tảo Spirulina platensis là thực phẩm bảo vệ tốt nhất của

loài người trong thế kỷ XXI Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận nó là một trong những nguồn protein tốt nhất [8]

Spirulina platensis được bán trên thị trường và được tiêu thụ như một thực

phẩm của con người Nhiều chính phủ, cơ quan y tế và các hiệp hội của hầu hết các

quốc gia phê duyệt là thực phẩm cho con người [9], [31], [22], [18]

Bột khô Spirulina được dùng như một thức ăn cao cấp giàu protein, acid

amin và nhiều vi lượng bổ dưỡng khác Nếu xét về chất lượng protein, chỉ cần

lượng 30 – 40g Spirulina/ngày/người là đủ nhu cầu acid amin Spirulina dạng tươi

tốt hơn dạng khô do còn nguyên vẹn các dưỡng chất, các enzyme đang hoạt động giúp ích cho cơ thể như superoxydedismutase, protease, lipase,…và việc sử dụng

Spirulina dạng tươi còn mang lợi ích kinh tế vì không phải sấy khô, bảo quản, thích

hợp với mô hình nuôi tảo hộ gia đình hoặc liên kết với xí nghiệp, sản xuất với trường học, nhà trẻ, khoa dinh dưỡng của bệnh viện [3]

Nhiều nghiên cho biết sinh khối Spirulina platensis có thành phần calcium

spirulan, là chất có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loại virut kể cả HIV [10], [29] Sinh khối này còn làm hạ cholesterol trong máu Thành phần phycocyanin có

tác dụng oxy hoá nên có tác dụng ức chế độc tố gan hepatotoxin Spirulina platensis

có tính nâng cao tính miễn dịch, nâng cao sức đề kháng của cơ thể

Tác dụng phổ biến của việc sử dụng thường xuyên các sản phẩm từ tảo

Spirulina platensis là làm giảm khả năng ung thư, nâng cao tính miễn dịch, ức chế

virut, chống lão hoá, làm giảm cholesterol máu, hạn chế các tai biến về tim mạch [2]

Chất tạo nên màu xanh lam của Spirulina platensis được xác định là

phycocyanin và allphycocyanin Nó được chiết xuất để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, y tế, chất tạo màu

Theo Gloria, khi bổ sung thêm sinh khối tảo Spirulina dạng khô với hàm lượng (6 mg/ml) vào sữa sẽ kích thích sự phát triển của Lactococcus lactis lên 27%,

do đó bổ sung Spirulina để thúc đẩy quá trình lên men lactic [15]

Hiện tại, hơn 70% thị trường Spirulina dành cho người tiêu dùng, chủ yếu là

thức ăn cho sức khoẻ vì có hàm lượng protein phong phú, axit amin thiết yếu, khoáng chất, vitamin và axit béo thiết yếu thường được sử dụng làm thức ăn, bổ sung chế độ ăn uống và thức ăn bổ sung [32] Ngoài những giá trị về sức khỏe thì

Spirulina cũng đóng góp không ít những giá trị thiết thực cho thực phẩm trên toàn

thế giới Theo báo cáo của FAO (2008), khi các tế bào tảo hoặc sợi tảo xoắn được

chuyển thành bột, nó có thể cung cấp cơ sở cho nhiều loại thực phẩm, như súp, nước sốt, mì ống, thức ăn nhẹ, đồ uống và các công thức nấu ăn khác

Những nỗ lực đã được thực hiện bởi Proteus, một công ty tiếp thị chủ yếu

liên kết với Earthrise Farms ở Hoa Kỳ, kết hợp Spirulina vào một loạt các sản phẩm thực phẩm như thanh granola và các loại mì ống khác nhau [30] Bột tảo Spirulina

cũng là một thành phần của bánh xốp có vị cam và các loại kẹo khác, bột protein

(10% Spirulina được thêm vào đậu tương hoặc bột sữa trứng), và của Pastalina -

một loại mì lúa mì đậu nành xanh

Spirulina cũng được sử dụng để chuẩn bị thức ăn với các thành phần khác

Ví dụ, mì ăn liền, thực phẩm dinh dưỡng, đồ uống và bánh quy Ba món ăn đầu tiên được đề nghị là thức ăn trưa cho học sinh trung học Chế độ ăn uống trong đó

Spirulina cung cấp tới 100% protein được sản xuất với tỷ lệ tăng trưởng tương

đương với tỷ lệ thu được với chế độ ăn tiêu chuẩn ở một số loài động vật Ít nhất 10

g một ngày của Spirulina mang lại sự phục hồi nhanh chóng từ suy dinh dưỡng, đặc

biệt là ở trẻ sơ sinh

Điều này đã đạt được ở Mexico cho trẻ em và người lớn bị suy dinh dưỡng Tại Togo, việc phục hồi nhanh chóng trẻ sơ sinh suy dinh dưỡng đã được báo cáo tại một phòng khám y tế; trẻ em được cho ăn từ 10 đến 15g/ ngày như một loại thực phẩm bổ sung trộn với kê, nước và gia vị, và chúng hồi phục trong vài tuần

Ở Trung Quốc, Spirulina được quy định tại Bệnh viện Nhi Nam Kinh như là

một phần của “công thức nuôi dưỡng trẻ em” với mầm lúa mạch nướng: 27 trong số

30 trẻ từ 2 đến 5 tuổi hồi phục trong một thời gian ngắn từ chán ăn, đổ mồ hôi ban đêm, tiêu chảy và táo bón [17]

1.2.2 Ở Việt Nam

Spirulina platensis được nhập về và nghiên cứu ở Viện Sinh vật (Viện Khoa

học Việt Nam) từ những năm 1972 Viện này chủ trì đề tài nghiên cứu quy trình kỹ

thuật nuôi trồng Spirulina

Ngoài ra còn có sự tham gia nghiên cứu của Viện Quân y 108 Hà Nội về khảo sát thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng Đề tài này ở mức độ phòng thí

nghiệm bước đầu đã cho kết quả khá tốt về khả năng nuôi trồng Spirulina ở nước ta

theo mô hình ngoài trời, không có mái che, có sục khí carbonic, đồng thời khẳng

định giá trị dinh dưỡng và chữa bệnh của Spirulina, mở hướng tiên phong cho các nghiên cứu về Spirulina

Tới năm 1977, đề tài cấp nhà nước mã số 48.01.02.03 do cố giáo sư Nguyễn Hữu Thước chủ trì và các cộng sự được triển khai ở mức độ lớn hơn khi được sự

sử dụng nguồn nước khoáng giàu carbonat thiên nhiên để nuôi trồng Spirulina Đề

tài còn sử dụng năng lượng sức gió để vận hành hệ thống máy khuấy trộn môi trường nuôi

Tham gia nghiên cứu có trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (chế tạo các thiết

bị nuôi), Viện y học quân sự, xí nghiệp Dược phẩm TW24 - Mekophar (bào chế các dược phẩm), bệnh viện Thống Nhất TP.HCM, bệnh viện phụ sản Từ Dũ TP.HCM (nghiên cứu lâm sàng các dạng thuốc) Ngoài ra, một số nghiên cứu khác về ứng

dụng của Spirulina trong chăn nuôi gia cầm và thủy sản, tơ tằm cũng được triển

khai

Hiện nay, có 3 nơi nuôi trồng Spirulina quy mô lớn ở nước ta là Công ty Cổ

phần nước khoáng Vĩnh Hảo (Bình Thuận), cơ sở nuôi trồng và phát triển sản phẩm

Spirulina (tên giao dịch Labo.HELVINAM) ở Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

được thành lập năm 1994 Dưới sự khuyến khích của Sở y tế Tp.HCM, Ủy ban nhân dân huyện Bình Chánh và sự nhiệt tình của nhóm cán bộ nghiên cứu và một số nhà hảo tâm, cơ sở này bước đầu đã thành công và nhà máy phân đạm Bắc Giang với công nghệ sử dụng các bể khí sinh học (khí mê tan) để nuôi trồng tảo

Nhìn chung, việc nghiên cứu và nuôi trồng Spirulina ở nước ta đã thu được

nhiều kết quả khả quan đáng khích lệ Hiện Trung tâm dinh dưỡng trẻ em đang sản xuất ở diện tích khoảng 170m2 theo phương pháp sử dụng hóa chất

Viện sinh học nhiệt đới TP.HCM (thuộc Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ quốc gia), từ năm 1989 đã triển khai nghiên cứu kỹ thuật với sự hỗ trợ của Cộng hoà Pháp Các nghiên cứu này ở mức độ phòng thí nghiệm, với các khảo cứu nuôi tảo theo mô hình biogas từ Ấn Độ,… và nuôi theo phương pháp sử dụng hoá chất, nhằm tìm một quy trình thích hợp có thể ứng dụng vào thực tế Đặc biệt

các nghiên cứu còn tìm quy trình chiết xuất một số hoạt chất sinh học từ Spirulina

ứng dụng trong sinh hoá, y dược,

Có thể nói, tảo Spirulina đã được các nhà khoa học nước ta quan tâm nghiên

cứu và sử dụng sớm Ứng dụng của kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở trong nước,

hiện nay tảo Spirulina platensis có vai trò hết sức to lớn đối với con người Một số nghiên cứu cho thấy Spirulina có tác dụng tốt trong điều trị bệnh béo phì, bệnh tiểu

đường, bệnh thiếu máu, bệnh loét dạ dày tá tràng, viêm tụy, bệnh đục thủy tinh thể

và suy giảm thị lực, bệnh rụng tóc Trong điều trị bệnh béo phì, chế phẩm Spirulina

được chỉ định uống vào trước các bữa ăn khoảng 1 giờ vì chúng có chứa những chất

vi lượng tác dụng điều hòa nội tiết tố (hormon), giúp duy trì lượng glucose trong máu ở mức cần thiết, giúp cơ thể vẫn khỏe mạnh và không có cảm giác thèm ăn [3]

1.3 Các vấn đề khó khăn và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Hiện nay trên thị trường, giá thành các sản phẩm từ tảo Spirulina platensis

còn rất cao do việc sử dụng các hoá chất tinh khiết làm môi trường nuôi Ngoài ra còn có vấn đề khó khăn khác cần quan tâm đó chính là sự phức tạp của môi trường nuôi, cần rất nhiều loại hóa chất từ các loại khoáng đa lượng đến vi lượng, Bên cạnh đó, nguồn nước nuôi cũng là vấn đề được quan tâm, phải sử dụng nguồn nước lọc RO tinh khiết hay nước cất, mất thời gian và tốn chi phí xử lý Như vậy sẽ gây khó khăn cho những người dân muốn tiếp cận với việc nuôi trồng tảo

Vì thế, việc tìm kiếm các nguồn dinh dưỡng rẻ tiền, dễ tìm mua hay các môi trường dinh dưỡng tự nhiên, môi trường đã được đơn giản hóa bằng cách giảm bớt lượng hoá chất hoặc thay đổi nguồn nước nuôi gần gũi và tiện lợi là điều cấp thiết

để giải quyết vấn đề giá thành của tảo sinh khối, cũng như tạo ra cách tiếp cận đơn

giản hơn cho người dân muốn tiếp cận đến việc nuôi trồng tảo Spirulina platensis

Một vấn đề khó khăn khác nữa chính là diện tích bề mặt nuôi trồng tảo, với đặc điểm vận động phát triển có xu hướng nổi lên trên bề mặt môi trường nuôi để hấp thụ ánh sáng dẫn đến muốn nuôi tảo cần một khoảng không gian diện tích rất lớn Trong khi tình hình dân số ngày càng tăng, diện tích đất ngày càng bị thu hẹp thì đây là vấn đề cần được khắc phục Vậy nên, việc thiết kế thử nghiệm hệ thống nuôi trồng tiết kiệm diện tích mà vẫn đảm bảo sự phát triển của tảo là phù hợp và cần thiết trong tình hình hiện nay

Với những khó khăn kể trên cùng với việc nuôi tảo ở quy mô phòng thí nghiệm sẽ là hướng mở áp dụng cho quy mô sản xuất công nghiệp Đồng thời khảo sát được các điều kiện dinh dưỡng ảnh hưởng lên sự phát triển của tảo Từ đó, em

thực hiện đề tài “Khảo sát một số điều kiện nuôi trồng tảo Spirulina platensis

trong phòng thí nghiệm kết hợp thử nghiệm một số môi trường mới và hệ thống dịch treo”

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng

Giống tảo Spirulina platensis nước ngọt được mua từ Phòng sinh học thực

nghiệm, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II, số 116 Nguyễn Đình Chiểu, Phường Đa Kao, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

- Bình tam giác 50ml và 100ml, cốc 100ml, bình định mức 100ml,…

- Ống đong, ống nhỏ giọt, ống cất đạm, ống vô cơ hóa mẫu, pipet, cuvet,…

- Đèn huỳnh quang, dây điện, giấy quỳ

- Cân phân tích

- Hệ thống dịch treo

- Thiết bị lắc nhiệt khô có lắp thêm 1 đèn huỳnh quang dài 30cm và 1 đèn

dài 40cm, dán giấy bạc xung quanh các bề mặt của thiết bị để khuếch đại ánh sáng

- Thiết bị đo mật độ quang UV – VIS

- Thiết bị ly tâm

- Tủ sấy

- Nồi hấp tiệt trùng

2.1.3 Hóa chất

- Một số hóa chất cần dùng: amoni sunfat ((NH4)2SO4), ure ((NH2)2CO)

a Môi trường nuôi cơ bản (môi trường Zarrouk):

Môi trường cung cấp các dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của tảo

Spirulina platensis

Bảng 2.1 Thành phần môi trường Zarrouk [33], [5]

Môi trường cơ bản Khối lượng (g/l)

Môi trường bổ sung A5

0,08

* Môi trường cơ bản pha gấp 10 lần, mỗi lần sử dụng 10ml/1lít môi trường nuôi tảo

* Môi trường bổ sung A5 sử dụng 1ml/1lít môi trường nuôi tảo

* Nguồn nước sử dụng pha môi trường là nước RO

b Môi trường khoáng đơn giản

Môi trường bao gồm những thành phần cơ bản cho sự phát triển của tảo và thay đổi nguồn nước pha môi trường

Bảng 2.2 Thành phần các môi trường khoáng đơn giản

Môi trường khoáng

NaHCO3

K2HPO4

NaNO3

16,8 0,50 2,50

Nước uống I-On Kiềm – Alkaline (hiệu I-on Life) của

công ty cổ phần nước uống Hoàng Minh

Môi trường khoáng

Nước uống chứa khoáng thiên Vĩnh Hảo không ga của công

ty cổ phần nước khoáng Vĩnh Hảo

Môi trường khoáng

Nước máy sinh hoạt để lắng

qua đêm Sử dụng phần nước

Nước máy sinh hoạt để lắng

qua đêm Sử dụng phần nước

2.2 Nội dung và mục tiêu nghiên cứu

2.2.1 Khảo sát sự phát triển của tảo Spirulina platensis nuôi trong điều kiện

phòng thí nghiệm cùng với điều kiện chiếu sáng

- Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo nuôi trong môi trường Zarrouk

với điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ

- Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo nuôi trong môi trường Zarrouk

với điều kiện chiếu sáng liên tục 24/24 giờ

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Xác định ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng lên sự phát triển của tảo

Spirulina platensis nhằm tìm ra thời gian chiếu sáng thích hợp

2.2.2 Khảo sát một số điều kiện dinh dưỡng ảnh hưởng đến sự phát triển

của tảo nuôi trong phòng thí nghiệm

- Thay đổi nguồn nitơ: sử dụng muối amoni sunfat và ure

- Thay đổi hàm lượng nguồn nitơ thay thế: hạ hàm lượng ure 20%, 40%,

60%, 80%

- Thay đổi nồng độ nguồn cacbon: muối natri bicacbonat nồng độ 1%,

1,25%, 1,5%, 1,75% và 2%

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Xác định khả năng sử dụng muối amoni sunfat và ure, từ đó khảo sát nồng

độ thay thế thích hợp với sự phát triển của tảo Spirulina platensis

- Khảo sát dãy nồng độ muối natri bicacbonat từ đó xác định được nồng độ

thay đổi thích hợp với sự phát triển của tảo Spirulina platensis

2.2.3 Thử nghiệm nuôi tảo trong môi trường khoáng đơn giản

- Môi trường khoáng đơn giản 1: nước uống Ion life và thành phần cơ bản

- Môi trường khoáng đơn giản 2: nước uống Vĩnh Hảo và thành phần cơ

bản

- Môi trường khoáng đơn giản 3: nước máy sinh hoạt và thành phần cơ bản

- Môi trường khoáng đơn giản 4: nước máy sinh hoạt và thành phần cơ bản

thay đổi nguồn nitơ bằng ure

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Khảo sát ảnh hưởng của các môi trường khoáng đơn giản lên sự phát triển

của tảo Spirulina platensis từ đó tìm ra môi trường thích hợp nhất giúp

giảm chi phí đầu tư nguyên liệu hóa chất đầu vào, thay đổi nguồn nước dễ

xử lý và đơn giản

2.2.4 Thử nghiệm môi trường tự nhiên

- Môi trường tự nhiên 1: dịch chiết phân bò khô

- Môi trường tự nhiên 2: nước luộc cá nguyên con

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Khảo sát ảnh hưởng của một số môi trường tự nhiên lên sự phát triển của

tảo Spirulina platensis từ đó tìm ra môi trường thích hợp giúp tận dụng

nguồn nguyên liệu tự nhiên rẻ tiền, dễ tìm mua và giảm chi phí đầu tư

2.2.5 Thử nghiệm nuôi tảo trong hệ thống dịch treo với điều kiện ngoài trời

và điều kiện nhiệt độ phòng

- Điều kiện ngoài trời: môi trường nuôi thay đổi nguồn nitơ (amoni sunfat và

ure)

- Điều kiện nhiệt độ phòng: môi trường nuôi thay đổi nồng độ sử dụng muối

natri bicacbonat

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Đánh giá hiệu quả của hệ thống thông qua sự phát triển của tảo trong các

thí nghiệm Nhằm mục đích tiết kiệm diện tích bề mặt nuôi trồng nhưng

vẫn đảm bảo sự phát triển của tảo Spirulina platensis

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Bố trí thí nghiệm

Nhóm các thí nghiệm có khống chế điều kiện chiếu sáng (8/24)

a Thí nghiệm 1: Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis (điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ)

- Mục tiêu thí nghiệm: Theo dõi sự phát triển của tảo Spirulina platensis nuôi

trong phòng thí nghiệm với điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ và so sánh với tảo nuôi trong phòng thí nghiệm với điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ

- Tảo Spirulina platensis thuần chủng được nuôi trong bình tam giác thể tích

250ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk đã được tiệt trùng ở 121oC trong vòng 15 phút

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

- Hằng ngày theo dõi các chỉ tiêu pH môi trường nuôi, nhiệt độ phòng nuôi và khảo sát sự phát triển của tảo bằng cách đo mật độ quang ở bước sóng

OD600nm Mỗi ngày đo ở 3 khung giờ (8h, 12h và 16h)

b Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis

 Thí nghiệm 2.1: Khảo sát sự phát triển của tảo khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng muối amoni sunfat

- Mục tiêu thí nghiệm: Xác định khả năng sử dụng muối amoni sunfat của tảo

Spirulina platensis nuôi trong phòng thí nghiệm

- Tảo Spirulina platensis thuần chủng được nuôi trong bình tam giác thể tích

250ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk thay thế hoàn toàn nồng độ nitơ trong môi trường bằng muối amoni sunfat Môi trường được tiệt trùng ở

121oC trong 15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

OD600nm Mỗi ngày đo ở 3 khung giờ (8h, 12h và 16h)

 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát sự phát triển của tảo khi thay thế nguồn nitơ trong môi trường bằng ure

- Mục tiêu thí nghiệm: Xác định khả năng sử dụng ure của tảo Spirulina

platensis nuôi trong phòng thí nghiệm

- Tảo Spirulina platensis thuần chủng được nuôi trong bình tam giác thể tích

250ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk thay thế hoàn toàn nồng độ nitơ trong môi trường bằng ure Môi trường được tiệt trùng ở 121oC trong 15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

+ Nhiệt độ phòng nuôi: 35 – 37oC

+ Thể tích môi trường nuôi: 100 ml

OD600nm Mỗi ngày đo ở 3 khung giờ (8h, 12h và 16h)

Nhóm các thí nghiệm không khống chế điều kiện chiếu sáng (24/24)

c Thí nghiệm 3: Xây dựng đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis (điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ)

- Mục tiêu thí nghiệm: Theo dõi sự phát triển của tảo Spurilina platensis nuôi

trong phòng thí nghiệm với điều kiện chiếu sáng 24/24 giờ và so sánh với tảo nuôi trong phòng thí nghiệm với điều kiện chiếu sáng 8/24 giờ

- Tảo Spirulina platensis thuần chủng được nuôi trong bình tam giác thể tích

250ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk đã được tiệt trùng ở 121oC trong vòng 15 phút

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

OD600nm, đo vào lúc 10 giờ sáng mỗi ngày

d Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nguồn cacbon lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis

- Mục tiêu thí nghiệm: Khảo sát sự phát triển của tảo trong môi trường đã thay đổi nồng độ muối natri bicacbonat Từ đó tìm ra nồng độ muối thích hợp nhất cho sự phát triển của tảo

- Thí nghiệm được tiến hành bằng cách khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối natri bicacbonat trong môi trường nuôi lên sự tăng sinh khối tảo

- Thí nghiệm đơn yếu tố được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm năm nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được tiến hành nuôi trong bình tam giác 100ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk đã điều chỉnh nồng độ muối natri bicacbonat theo dãy nồng độ 1%, 1,25%, 1,5%, 1,75% và 2% Môi trường được tiệt trùng ở 121oC trong 15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

OD600nm, đo vào lúc 10 giờ sáng mỗi ngày

e Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng ure thay thế lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis

- Thí nghiệm được tiến hành sau khi xử lý kết quả ở thí nghiệm 2 Sử dụng nguồn nitơ thay thế là ure thích hợp hơn amoni sunfat tuy nhiên vẫn chưa thích hợp nhất Tiến hành thí nghiệm thay đổi hàm lượng ure thay thế với mục tiêu xác định hàm lượng ure thay thế thích hợp nhất

- Thí nghiệm đơn yếu tố được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên gồm bốn nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được tiến hành nuôi trong bình tam giác 100ml Thí nghiệm được lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: môi trường Zarrouk đã thay thế nguồn nitơ bằng Ure theo dãy hàm lượng 20%, 40%, 60%, 80% (hàm lượng ure thay thế ở thí nghiệm 2.2 là 100%) Môi trường được tiệt trùng ở 121oC trong 15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

f Thí nghiệm 6: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis bằng một số môi trường mới

 Thí nghiệm 6.1: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis bằng môi trường

khoáng đơn giản

- Mục tiêu thí nghiệm: theo dõi và xác định khả năng phát triển của tảo

Spirulina platensis trong một số môi trường khoáng đơn giản nhằm tìm ra

môi trường thích hợp nhất

- Thí nghiệm được tiến hành nuôi trong bình tam giác thể tích 100ml với bốn môi trường khoáng đơn giản khác nhau Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

+ Môi trường nuôi: bốn môi trường khoáng đơn giản có thành phần được trình bày lần lượt trong bảng 2.2 Môi trường được tiệt trùng ở 121oC trong

15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

OD600nm, đo vào lúc 10 giờ sáng mỗi ngày

 Thí nghiệm 6.2: Thử nghiệm nuôi tảo Spirulina platensis bằng môi trường tự

nhiên

- Mục tiêu thí nghiệm: theo dõi và xác định khả năng phát triển của tảo

Spirulina platensis trong một số môi trường tự nhiên nhằm tìm ra môi trường

thích hợp nhất

- Thí nghiệm được tiến hành nuôi trong bình tam giác thể tích 100ml với hai môi trường đơn giản khác nhau Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần

- Thí nghiệm được bố trí nuôi ở điều kiện như sau:

- Môi trường nuôi: hai môi trường nuôi dịch chiết phân bò khô và nước luộc

cá nguyên con Môi trường được tiệt trùng ở 121o

C trong 15 phút trước khi tiến hành cấy tảo

+ Mật độ tảo ban đầu: 0.2 (OD600nm)

+ Nhiệt độ phòng nuôi: 35 – 37oC

+ pH = 8 – 10

+ Thể tích môi trường nuôi: 50 ml

+ Tốc độ lắc 120 vòng/phút