Tài liệu luận văn: PHÁT TRIỂN NUÔI SINH KHỐI TẢO Spiurlina platensis TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM pptx

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN Bộ môn Thủy Sinh Học Ứng Dụng Ngô Thụy Thùy Tâm PHÁT TRIỂN NUÔI SINH KHỐI TẢO Spiurlina platensis TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tháng 7/ 2009 2 TÓM TẮT Thí nghiệm nhằm tìm ra mật độ nuôi cấy ban đầu và tỷ lệ thu sinh khối tảo Spirulina platensis thích hợp để tiến hành thử nghiệm nuôi sinh khối với thể tích lớn hơn. Thí nghiệm 1 được tiến hành gồm 3 nghiệm thức và 3 lần lập lại với 3 mật độ tảo khác nhau là 10.000tb/ml; 30.000tb/ml và 50.000tb/ml. Kết quả cho thấy ở mật độ 30.000tb/ml và 50.000tb/ml khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê ở mức p<0,05 nhưng khác biệt có ý nghĩa thống kê với NT 10.000tb/ml. Thí nghiệm 2 gồm 3 nghiệm thức và 3 lần lập lại nhưng với tỷ lệ thu sinh khối khác nhau : NT1 (tỷ lệ thu hoạch là 25%/ngày); NT2 (tỷ lệ thu hoạch là 30%/ngày) và NTĐC ( không thu hoạch tảo trong suốt quá trình nuôi). Sau 15 ngày nuôi, tỷ lệ thu hoạch ở NT1 cho kết quả tốt nhất với mật độ tảo lên đến 90.072 ± 2.748 tb/ml cao hơn NTĐC và NT2. Như vậy, mật độ tảo 30.000tb/ml và tỷ lệ thu sinh khối 25% /ngày sẽ được sử dụng để nuôi với bể có thể tích lớn hơn. 3 Lời cảm tạ Trước hết em xin chân thành cảm ơn cha mẹ và người thân đã giúp đỡ và động viên về tinh thần cũng như vật chất để em hoàn thành tốt đề tài này. Em xin bày tỏ long biết ơn đến cô Dương Thị Hoàng Oanh và cô Trần Sương Ngọc đã hướng đẫn, giúp đỡ và động viên trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Để đề tài được tốt hơn em cũng không quên gởi lời cảm ơn đến cô Huỳnh Thị Ngọc Hiền, cô Phạm Thị Tuyết Ngân và chị Trần Thị Thủy đã hướng dẫn nhiệt tình và tạo mọi điều kiện trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Sau cùng, xin gởi lời cảm ơn tập thể lớp NTTSLT33 và các bạn NTTSK31 đã nhiệt tình giúp đỡ trong quà trình thực hiện đề tài. 4 MỤC LỤC Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 7 1.1.Giới thiệu 7 1.2. Mục tiêu đề tài 8 1.3. Nội dung đề tài 8 1.4. Thời gian thực hiện đề tài 8 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9 2.1. Đặc điểm sinh học của tảo Spirulina platensis 9 2.4. Các yếu tố môi trường trong bể nuôi tảo 10 2.2. Các phương pháp nuôi tảo 14 2.5. Một số ứng dụng của tảo Spirulina 15 Phần 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 3.1. Vật liệu nghiên cứu 18 3.2. Phương pháp nghiên cứu: 19 3.2.1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của mật độ nuôi cấy ban đầu lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. 19 3.2.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ thu sinh khối lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis 19 3.3. Phương pháp thu thập, tính toán và xử lý số liệu : 20 Phần 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 4.1. Thí nghiệm 1 : Ảnh hưởng của mật độ nuôi cấy ban đầu lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. 22 4.1.1Các yếu tố môi trường : 22 4.1.2 Sự phát triển của quần thể tảo 28 4.2. Thí nghiệm 2 : Ảnh hưởng của tỷ lệ thu sinh khối tảo lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. 30 4.2.1 Các yếu tố môi trường 30 4.2.2 Sự phát triển của quần thể tảo ở TN2 35 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 39 Kết luận 39 Đề xuất 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 5 DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Tế bào tảo Spirulina platensis 3 Hình 3.2.1 Thí nghiệm về mật độ 13 Hình 3.2.1 Thí nghiệm về tỷ lệ thu sinh khối 14 Hình 3.3.3 Máy đo nhiệt độ và pH 15 Hình 4.1.1 Biến động nhiệt độ ở TN1 17 Hình 4.1.2. Biến động pH ở. thí nghiệm 1 18 Hình 4.1.3. Biến động TAN ở thí nghiệm 1 19 Hình 4.1.4. Biến động NO3- ở thí nghiệm 1 20 Hình 4.1.5. Biến động PO 4 3- ở thí nghiệm 1 21 Hình 4.1.6 Sự phát triển của quần thể tản ở TN1 22 Hình 4.2.1 Biến động nhiệt độ ở TN2 25 Hình 4.2.2 Biến động pH ở TN2 26 Hình 4.2.3 Biến động TAN ở TN2 27 Hình 4.2.4 Biến động NO 3 - ở TN2 28 Hình 4.2.5 Biến động PO 4 3- ở TN2 29 Hình 4.2.6 Sự phát triển của quần thể tản ở TN1 30 6 DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1.Môi trường Zarrouk 12 Bảng 4.1.Sự phát triển của quần thể tảo ở TN1 22 Bảng 4.3.Sự phát triển của quần thể tảo 31 7 Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.Giới thiệu Spirulina platensis là một loại vi tảo có dạng xoắn, màu xanh lam. Tảo sống và phát triển mạnh trong môi trường giàu bicarbonat và độ kiềm cao ( độ pH từ 8,5 – 11). Tảo được xem là nguồn dinh dưỡng số một của thiên nhiên với đủ các thành phần thiết yếu như Protein, Lipid, Glucid cùng nhiều loại khoáng, vitamin và nhiều loại acid amin không thể thay thế là: Lysine, Metionin, Penylalalin, Triptophan rất quan trọng cho trẻ đặt biệt là trẻ thiếu sữa mẹ. Ngoài ra, tảo còn chứa phong phú Vitamin B12, Beta-Caroten, Xanthophyll.Các nghiên cứu tiếp theo được tiến hành nhiều năm tại nhiều cơ sở nghiên cứu khoa học hàng đầu thế giới về y học và điều trị đã chứng minh rằng, tảo Spirulina platensis có những công dụng rất độc đáo như: Tăng cường sức khỏe toàn diện thông qua việc cung cấp đầy đủ cho cơ thể các Vitamin, khoáng chất và các Acid amin thiết yếu, ngăn chặn việc tích trọng lượng thừa trong cơ thể, giảm cảm giác đói nhưng vẫn cung cấp đủ cho cơ thể các chất cần thiết cho sự sống và phòng ngừa ung thư….Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới WHO, tảo Spirulina platensis có thể giúp con người phòng chống ít nhất là 70% các loại bệnh. Chính vì vậy, tảo Spirulina platensis đã được EC khuyến cáo, được WHO và các Bộ Y tế của nhiều quốc gia trên thế giới công nhận không chỉ là nguồn thực phẩm sạch mà còn là giải pháp cho phòng và điều trị bệnh của thế kỷ 21. Trong tự nhiên tảo là mắc xích quan trọng trong chuỗi thức ăn và là nguồn dinh dưỡng tốt nhất trong nuôi thủy sản. Do đó để phục vụ cho mục đích này, nhiều loài tảo đã được nghiên cứu để nuôi sinh khối trong đó có tảo Spirulina platensis. Nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu và nuôi sinh khối thành công như : Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ Trong đó Mỹ là nước dẫn đầu về khả năng sản xuất giống loài tảo này. Ở nước ta cho đến nay việc nuôi trồng còn mang tính nhỏ lẻ, chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cao. Vì vậy, trước những giá trị mà tảo Spirulina platensis mang lại cũng như nhận thấy tình hình nuôi trồng trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng tảo ngày càng tăng của con người. Xuất phát từ thực tế trên đề tài “ Phát triển nuôi sinh khối tảo Spirulina platensis trong phòng thí nghiệm” được thực hiện. 8 1.2. Mục tiêu đề tài Từ kết quả thí nghiệm có thể xác định mật độ ban đầu và tỷ lệ thu để để nuôi tảo Spirulina platensis nhằm phát triển tảo đại trà để làm thức ăn giàu dinh dưỡng cho con người, cho gia súc, gia cầm, sử dụng trong y học và ứng dụng cải thiện chất lượng nước môi trường ao nuôi thủy sản. 1.3. Nội dung đề tài  Ảnh hưởng của mật độ tảo bố trí ban đầu lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis.  Ảnh hưởng của tỷ lệ thu sinh khối tảo lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. . 1.4. Thời gian thực hiện đề tài : Từ tháng 3/2009 đến tháng 6/2009. 9 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Đặc điểm sinh học của tảo Spirulina platensis Hình 2.1 Tế bào tảo Spirulina platensis Phân loại tảo Tảo Spirulina phân bố rộng trong các môi trường khác nhau như đất, bãi rong cỏ, hay các thủy vực nước ngọt, lợ, mặn hay ngay cả ở suối nước nóng. Spirulina có thể phát triển tốt trong các môi trường mà các tảo khác không thể sống được. Trong các thủy vực nước ngọt có nhiều tảo sinh sống, trong đó có Spirulina. Spirulina có thể tìm thấy ở cả những thủy vực có độ mặn 65 – 70 ppt. Hình dạng và cấu tạo Spirulina là tảo lam đa bào, dạng sợi. Tảo gồm nhiều tế bào hình trụ xếp không phân nhánh. Đường kính tế bào từ 1 – 12µm, chiều dài tế bào có thể 10µm và chiều dài chuỗi có thể đến 110µm. Các sợi tảo có tính di động trượt dọc trục của chúng. Spirulina có dạng xoắn trong môi trường chất lỏng và có hình xoắn trôn ốc thật sự trong môi trường đặc. Độ xoắn của tảo là đặc điểm để phân loại của loài. Chu kỳ sinh sản Trong chu kỳ sống, khi đến giai đoạn sinh sản chuỗi xoắn bị vỡ ra tạo thành nhiều đoạn tảo nhờ sự hình thành của những tế bào đặt biệt gọi là tế bào mắc xích. Các đoạn xoắn nhỏ ở mắc xích sẽ hình thành chuỗi ngằn có khả năng trượt gọi là hormogonia và sau đó sẽ hình thành chuỗi dài mới. Tế bào ở hormogonia rời khỏi vị trí đính của tế bào mắc xích và trở nên tròn ở đầu cuối. Số lượng tế bào ở hormogonia tăng lên bởi sự phân chia của tế bào với nguyên sinh chất trở nên có hạt. Với tiến trình này, chuỗi được dài hơn và có dạng xoắn đặt thù. Chu kỳ sinh trưởng của tảo 10 Sự sinh trưởng của tảo được diễn tả bằng sự phân chia tế bào. Với chế độ dinh dưỡng thích hợp và điều kiện sinh lý học thuận lợi, quá trính sinh trưởng của tảo trải qua ít nhất các pha sau :  Pha chậm : Sự vô hiệu hóa các enzyme, sự giảm tốc độ trao đổi chất của tảo giống, tế bào gia tăng kích thước nhưng không có sự phân chia; một số yếu tố khuyếch tán được tạo ra do chính các tế bào thì cần cho quá trình cố định carbon; hoạt động trao đổi chất của các tế bào đã ức chế sự hoạt động của các độc tố nào đó có mặt trong môi trường, hay do cấy tảo vào môi trường có chứa một vài chất có nồng độ quá cao.  Pha tăng trưởng : là giai đoạn mà tế bào phân chia rất nhanh và liên tục. Tốc độ tăng trưởng trong giai đoạn này tùy thuộc vào kích thước tế bào, cường độ ánh sáng, nhiệt độ.  Pha tăng trưởng chậm : Khi có một vài nhân tố xuất hiện như : sự giảm sút của yếu tố dinh dưỡng nào đó, tỷ lệ cung cấp oxy và carbonic, sự thay đổi pH, sự hạn chế ánh sáng, sự xuất hiện các yếu tố ngăn cản sự phân chia các tế bào do một chất độc nào đó thì quá trình sinh trưởng của tảo bị ức chế, đây là giai đoạn đầu của pha tăng trưởng chậm. Tuy nhiên, pha này diễn ra rất nhanh với sự cân bằng được tạo ra giữa tốc độ tăng trưởng và các nhân tố giới hạn, nó được xem là pha quân bình.  Pha suy tàn : Khi các chất dinh dưỡng trở nên cạn kiệt không đủ cung cấp cho sự sinh trưởng và trao đổi chất đến mức trở nên độc hại, tảo sẽ bị suy tàn gọi là pha chết. 2.4. Các yếu tố môi trường trong bể nuôi tảo Ánh sáng Cũng như các loài thực vật khác, tảo tổng hợp cacbon vô cơ thành các vật chất hữu cơ nhờ quá trình quang hợp do đó ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Cường độ ánh sáng cần thiết cho nuôi cấy tảo thay đổi tùy theo mật độ tảo, độ sâu nước nuôi, dụng cụ nuôi cấy. 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 (Trương Quốc Phú, 2006). Ở điều kiện phòng thí nghiệm, ánh sáng được xác định cho sự phát triển của tảo Spirulina là 150 – 200 µmol/m 2 /s. Tảo sử dụng chất Chlorophyll và một số chất màu quang hợp để hấp thụ ánh sáng mặt trời để biến đổi năng lượng hóa học dự trữ trong ATP và một số chất khử khác (Lê Văn Cát, 2006). Năng lượng mà tảo hấp thu được chuyển hóa từ dạng carbon vô cơ ( khí CO 2 , độ kiềm HCO 3 - thành dạng carbon hữu cơ ở dạng đơn giản nhất là đường đơn qua quá trình quang hợp. Theo Garham và ctv [...]... điều này phù hợp với sự phát triển của tảo, cao ở đầu thí nghiệm và giảm thấp nhất khi mật độ tảo đạt cao nhất PO43- là nhân tố giới hạn sự phát triển của tảo vì nó rất cần thiết cho quá trình quang hợp của các loài tảo và cũng được tảo sử dụng chính trong quá trình phát triển Do đó nếu thiếu PO43- thì quá trình quang hợp của tảo cũng bị ảnh hưởng Trong quá trình phát triển tảo hấp thu dinh dưỡng làm... độ tảo Spirulina platensis trong ba thí nghiệm phát triển không cao và chậm, mật độ cao nhất của NT2 là 90.346 ± 7.089tb/ml trong khi NT3 là 92.056 ± 2.238tb/ml ( so với Nguyễn Phúc Hậu, 2008 khi nuôi trong phòng thí nghiệm ở mức nhiệt độ 28 - 34oC với mật độ nuôi cấy ban đầu 5.000tb/ml, nuôi trong môi trường Zarrouk thì sau 15 ngày nuôi cấy tảo có thể đạt mật độ tối đa là 329.250 461.420tb/ml) Tảo. .. thúc thí nghiệm Theo Richmond (1986) nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của tảo là 35 – 370C do đó nhiệt độ đo được qua các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 không nằm trong khoảng nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển của tảo Điều này giải thích tại sao mật độ tảo tăng chậm vào những ngày đầu (nhiệt độ thấp) nhưng tăng nhanh vào các ngày gần cuối thí nghiệm (ngày 11, 12, 13 nhiệt độ tăng lên) nằm trong. .. các nghiệm thức, sục khí liên tục trong suốt quá trình nuôi Hình 3.2.1 Thí nghiệm về mật độ Mật độ tảo được bố trí như sau: - Nghiệm thức 1: mật độ tảo 10.000 tế bào/ml - Nghiệm thức 2: mật độ tảo 30.000 tế bào/ml - Nghiệm thức 3: mật độ tảo 50.000 tế bào/ml  Các chỉ tiêu theo dõi: TAN, NO3-, PO43_, thu mẫu 3 ngày/lần đối với tất cả các nghiệm thức 3.2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ thu sinh khối. .. sinh khối lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis Bố trí thí nghiệm tương như thí nghiệm 1, môi trường Zarrouk được cung cấp một lần vào ngày đầu bố trí thí nghiệm đối với nghiệm thức 1, đối với nghiệm thức 2 và nghiệm thức 3 thu hoạch khi tảo ở cuối giai đoạn tăng trưởng và đầu giai đoạn tăng trưởng chậm, môi trường và nước ngọt được bổ sung vào bằng với lượng tảo thu hoạch, mật độ tảo bố trí ban... 2.2 Các phương pháp nuôi tảo Có 3 phương pháp nuôi tảo : nuôi theo mẽ, nuôi bán liên tục và nuôi liên tục ( Trương Sỹ Kỳ, 2004)  Nuôi theo mẽ : Nuôi tảo trong các bể nuôi có môi trường dinh dưỡng, sau một vài ngày khi mật độ tảo lên đến cực đại hoặc gần cực đại thì thu hoạch Đây là phương pháp nuôi khá phổ biến vì đơn giản và thuận tiện, có thể xử lý khi môi trường nuôi có sự cố  Nuôi bán liên tục... thể tảo ở TN2 Hình 4.2.6 cho thấy mật độ tảo ở các nghiệm thức đều phát triển theo pha tăng trưởng của tảo trong 6 ngày đầu Từ ngày thứ 7 trở về sau mật độ tảo có sự khác biệt rõ rệt khi tiến hành thu hoạch với tỷ lệ thu khác nhau Qua đó cũng cho thấy rằng tỷ lệ thu sinh khối cũng ảnh hưởng đến quá trình phát triển của tảo Mật độ tảo bố trí ban đầu cho tất cả các nghiệm thức là 30.000tb/ml Khi tảo. .. tế bào (Payer, 1980) Do đó mỗi loài tảo cần nuôi ở một khoảng nhiệt độ nước thích hợp, ngoài ngưỡng nhiệt độ tảo sẽ không phát triển và có thể bị chết Theo Richmond (1986) nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của tảo Spirulina platensis là 35 – 370C Hình 4.1.1 cho thấy kết quả phân tích nhiệt độ thấp hơn 22 mức nhiệt độ tốt nhất cho tảo phát triển. Vì vậy, mật độ tảo tăng chậm ở các ngày đầu nhưng tăng... hàm lượng các chất có trong môi trường nuôi tảo Kết quả thí nghiệm cho thấy, trong 3 loại nước khoáng TH, HU, HN được sử dụng để nuôi trồng tảo S .platensis, nước khoáng TH có thành phần dinh dưỡng tốt nhất để nuôi trồng tảo Hai loại nuớc khoáng này có thành phần thông số lý hóa tương tự nhau Cả ba loại nước khoáng TH, HU và HN đều có thể sử dụng để nuôi trồng tảo S .platensis, trong đó nước khoáng nước... chết Nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển của tảo Spirulina platensis nằm trong khoảng 35 – 370C, ở 400C tế bào tảo sẽ bị tổn hại ( Richmond, 1986) Tuy nhiên, tảo Spirulina platensis có thể nuôi trong 5 mức nhiệt độ khác nhau là 26 – 340C, ở mức nhiệt độ 260C với mật độ nuôi cấy ban đầu 5.000 tế bào/ml, nuôi trong môi trương Zarouk (Godia el al.,2002) thì sau 25 ngày nuôi cấy tảo có thể đạt mật độ tối đa . Xuất phát từ thực tế trên đề tài “ Phát triển nuôi sinh khối tảo Spirulina platensis trong phòng thí nghiệm được thực hiện. 8 1.2. Mục tiêu đề tài. Bộ môn Thủy Sinh Học Ứng Dụng Ngô Thụy Thùy Tâm PHÁT TRIỂN NUÔI SINH KHỐI TẢO Spiurlina platensis TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM