Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm được tiến hành nhằm xác định môi trường tốt nhất để nuôi trồng tảo Scenedesmus với mục đích giữ giống, nghiên cứu loại tảo này trong phòng thí nghiệm và phục vụ cho việc kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm Biogas, hướng đến giá trị kinh tế của chất thải sau hầm.
Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG NHÂN TẠO THÍCH HỢP CHO VI TẢO SCENEDESMUS SP TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM Bùi Thị Yến Ngọc, Trần Thị Ngọc Mai Trường ĐH Tài nguyên Môi trường TP HCM *Email: ntvha@hcmunre.edu.vn TĨM TẮT Đề tài: “Khảo sát mơi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo scenedesmus sp Trong phịng thí nghiệm”, tiến hành nhằm xác định mơi trường tốt để nuôi trồng tảo Scenedesmus với mục đích giữ giống, nghiên cứu loại tảo phịng thí nghiệm phục vụ cho việc kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm Biogas, hướng đến giá trị kinh tế chất thải sau hầm Thí nghiệm tiến hành hai môi trường BG-11 Jaworski Qua q trình theo dõi thí nghiệm 15 ngày thấy môi trường Jaworski cho mật độ thấp so với môi trường BG-11, gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, ngày tảo giai đoạn thích ứng, ngày mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng hàm số mũ, sau mật độ giảm ứng với pha tàn lụi Mật độ cao ứng với môi trường BG-11 JM 5.200.000 tế bào/ml 4.875.000 tế bào/ml Số lượng tảo môi trường BG-11 tăng nhanh ngày chu kỳ tăng cao ngày thứ 11 với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng trung bình 412.083±235.625 tế bào/ ngày Với mơi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 379.167± 313.889 tế bào/ ngày đạt cao vào ngày thứ 12 1.250.000 tế bào/ngày ĐẶT VẤN ĐỀ Tảo sinh vật sản xuất đóng vai trị quan trọng hệ sinh thái thủy vực Chúng nguồn thức ăn có chất lượng dinh dưỡng cao số lượng dồi Đăc biệt lồi có kích thước nhỏ bé mà người ta thường gọi vi tảo chúng thức ăn khơng thể thay lồi ấu trùng vốn có kích thước miệng nhỏ Ngồi ra, giá trị tảo khơng thể qua việc tảo có khả xử lý nước thải mà cịn thể khả chiết tách dầu từ tảo Tảo sản xuất dầu tế bào quang hợp với thành phần dầu lên đến 80 % khối lượng khô Theo tiêu chuẩn đánh giá ASTM (American Society for Testing Material), dầu từ tảo có thuộc tính tương tự loại dầu thơ tiêu chuẩn an tồn nhờ nhiệt độ phát cháy cao hơn, độc hại, khơng gây hiệu ứng nhà kính, sử dụng trực tiếp cho động diesel pha trộn với loại dầu có nguồn gốc khác theo tỷ lệ khác Dầu tảo loại nhiên liệu sinh học đầy triển vọng tương lai, thay cho loại nhiên liệu hóa thạch, góp phần bảo vệ môi trường Qua nhiều khảo sát đánh giá cho thấy vi tảo vi sinh vật tiềm để sản xuất chất béo nguyên liệu chúng có khả quang hợp mạnh, phát triển nhanh kể điều kiện khắc nghiệt mà loại trồng khơng thể chịu Chúng tận dụng nitrogen phospho nước thải nông nghiệp, công nghiệp nước thải thị, có khả hấp thụ CO2 sinh trình đốt nhiên liệu (Zhou, Ge et al., 2013) Đặc biệt khả cho thu hoạch nhanh từ 7-10 ngày (Mata, Martins et al., 2010) lượng chất béo tích lũy cao 93 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Vì vậy, việc tìm mơi trường nhân tạo giúp nhân nhanh sinh khối tảo Scenedesmus để phục vụ cho mục đích cần thiết Do đề tài “Khảo sát mơi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp phịng thí nghiệm” thực Từ đó, tìm điều kiện nuôi cấy phù hợp nhằm thu lượng chất béo nhiều phục vụ cho việc sản xuất biodiesel Đây hướng mang lại tiềm phát triển bền vững kinh tế xã hội vừa giải vấn đề môi trường vấn đề thiếu hụt lượng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Đối tƣợng Đối tượng nghiên cứu đề tài kế thừa từ kết nghiên cứu luận văn khóa 01 (niên khóa 2012 - 2016) Sau đó, giống tảo Scenedesmus phân lập ni giữ phịng thí nghiệm Khoa Mơi trường - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh Tảo sau phân lập đem định danh Công ty dịch vụ thương mại Nam Khoa Định danh phương pháp giải trình tự gen 18sRNA tra cứu BLAST SEARCH Môi trường nuôi cấy vi tảo bao gồm BG-11 Jaworski 2.2 Phƣơng pháp thực 2.2.1 Phương pháp bảo quản giống vi tảo Vi tảo bảo quản môi trường lỏng lưu trữ tủ lạnh suốt trình sử dụng 2.2.2 Phương pháp nhân giống vi tảo Tiến hành nhân giống vi tảo Scenedesmus mơi trường dinh dưỡng từ thể tích nhỏ (ống nghiệm 20 mL) sang thể tích lớn (erlen 500 mL) Khu vực nhân giống bố trí đèn chiếu sáng 800 - 1500 Lux sục khí liên tục, nhiệt độ khống chế từ 27 - 32 oC Trong trình nhân giống cần theo dõi mật độ vi tảo 2.2.3 Phương pháp nuôi trồng vi tảo Vi tảo Scenedesmus nuôi môi trường dinh dưỡng nhân tạo: BG-11 Jaworski 15 ngày Theo dõi tốc độ tăng trưởng tìm mơi trường tối ưu để nuôi sinh khối vi tảo Tiến hành nuôi vi tảo erlen dung tích 500 ml, với mật độ tảo ban đầu 300000 tế bào/ml, lặp lại lần Lắp đèn chiếu sáng với cường độ 800 - 1500 Lux sục khí liên tục Kiểm tra mật độ tế bào tảo ngày KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát tốc độ tăng trƣởng điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus môi trƣờng thử nghiệm 3.1.1 Diễn biến nồng độ Chlorophyll a thí nghiệm ni tảo 15 ngày Dựa vào đồ thị Hình 3.1, ta thấy diễn biến nồng độ Chlorophyll a thí nghiệm ni sau: Cả hai mơi trường BG-11 JM, có nồng chlorophyll a tăng từ 12 chu kì ni, sau có xu hướng giảm dần từ ngày thứ 13 Ngày mơi trường BG-11 đạt 136,05 µg/L tăng đến ngày thứ 12 chlorophyll a đạt 561,603 µg/L Mơi trường JM có nồng đồ chlorophyll a thấp so với mơi trường BG-11, đạt 106,44 µg/L vào ngày tăng đến ngày thứ 94 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 12 chlorophyll a đạt 490,2 5µg/L Có thể thấy rằng, với mật độ ban đầu 300.000 tế bào/ml, điều kiện pH, nhiệt độ, ánh sáng,… trì mức ổn định; tiến hành bổ sung dinh dưỡng, sục khí CO2 đầy đủ, vi tảo Scenedesmus sinh trưởng phát triển tốt, trình quang hợp, hấp thụ sử dụng ánh sáng hiệu làm cho nồng độ chlorophyll a ổn định suốt chu kì ni bị biến động Hình 3.1 Diễn biến nồng độ Chlorophyll a (µg/L) theo ngày hai mơi trường dinh dưỡng ni thí nghiệm 3.2 Khảo sát tốc độ tăng trƣởng điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus môi trƣờng dinh dƣỡng nhân tạo 3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng phát triển tảo a Độ pH Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn biến động độ pH hai môi trường thử nghiệm pH bể ni vi tảo có thay đổi khơng lớn suốt q trình thí nghiệm, biến động pH vừa phản ánh mật độ tế bào, vừa cho thấy lượng NO3-, CO2 hấp thu hay nhiều Ngồi phát triển nhanh chóng vi tảo với mật độ cao có liên hệ mật thiết với dinh dưỡng, hàm lượng dinh dưỡng không đáp ứng đủ, quần thể xuất tảo chết làm lượng CO2 tăng dẫn đến pH giảm Nhưng mật độ tảo trì mức vừa phải, tạo cân hệ đệm nước làm pH thay đổi ổn định 95 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 b Nhiệt độ Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn biến động nhiệt độ hai mơi trường thử nghiệm Trong suốt q trình thí nghiệm, nhiệt độ khơng có biến động lớn, nhiệt độ trung bình mơi trường BG-11 31.5±0,65 mẻ 31.4±0,6 Theo Quyang Hu Milton (2004) trích Đào (2007), cho Scenedesmus chịu khoảng nhiệt độ rộng cho tăng trưởng từ 1542 oC với nhiệt độ tối ưu 30- 35 oC Trong đó, khoảng nhiệt độ ni mơi trường BG-11 (29,733,2) mơi trường JM (29,5-33,1), nhìn chung nằm khoảng nhiệt độ thích hợp cho phát triển vi tảo Scenedesmus dimorphus Kết nhiệt độ thí nghiệm tương đương so với cơng trình nghiên cứu Shih - Hsin Ho cộng sự, nhiệt độ trì khoảng 28 oC kết nghiên cứu Đặng Thị Thanh Hòa (2007), nhiệt độ khoảng từ 28-31 oC kết nghiên cứu luận văn Đào Nguyễn Khánh Linh (2016), nhiệt độ nằm khoảng từ 27,2-31,4 oC Tuy nhiên, nhiệt độ nghiên cứu Jong - il Choi cộng 20 oC, thấp nhiệt độ thí nghiệm Nhiệt độ thấp 15 oC làm chậm tốc độ sinh trưởng nhiệt độ cao 42 oC gây chết tế bào tảo (Quyang Hu Milton, 2004) c Cường độ chiếu sáng Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn biến động cường độ ánh sáng hai môi trường thử nghiệm 96 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 Trong thời gian thí nghiệm cường độ ánh sáng thay đổi liên tục có ngày mưa xen ngày nắng Đèn bật chiếu sáng liên tục 24 h bể nuôi che chắn giấy bạc để tránh thất thoát ánh sáng vào ngày có mưa vào buổi tối; ngày nắng gắt bật đèn mở giấy bạc để trì cường độ chiếu sáng phù hợp Cường độ ánh sáng trung bình mơi trường BG-11 940,6 ±31,9 lux môi trường JM 877,6 ± 65,03 lux Nhìn chung, cường độ ánh sáng suốt thời gian thí nghiệm thích hợp cho phát triển vi tảo Scenedesmus Theo Riko Rinaldi et al (2015) để tránh tượng ức chế Scenedesmus dimorphus nguồn sáng phải 50 µmol.m-2.s-1 (2600 lux) ánh sáng tối thiểu 11 µmol.m-2.s-1 (600 lux) (Doughpen Dittamart et al, 2014) Kết thí nghiệm tương với nghiên cứu Riko Rinaldi et al 3.2.2 Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus môi trường dinh dưỡng nhân tạo Tảo Scenedesmus bố trí môi trường khác với mật độ tế bào ban đầu (300.000 tế bào/mL) Theo dõi mật độ vi tảo để xác định thời gian thích hợp thu hoạch vi tảo bắt đầu mẻ Ở thời điểm vi tảo phát triển với mật độ cao cuối pha tăng trưởng chuẩn bị vào pha tăng trưởng chậm suy tàn Đây lúc dinh dưỡng tế bào vi tảo cao Sau 15 ngày thí nghiệm diễn biến mật độ tế bào vi tảo môi trường ni thể Hình 3.5 Hình 3.5 Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus hai mơi trường thí nghiệm Hình 3.6 Diễn biến tốc độ tăng trưởng hai môi trường dinh dưỡng nuôi thử nghiệm 97 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Qua đồ thị 3.5 ta thấy môi trường Jaworski cho mật độ thấp so với môi tường BG-11, gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, ngày tảo giai đoạn thích ứng, ngày mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng hàm số mũ, sau mật độ giảm ứng với pha tàn lụi Mật độ cao ứng với môi trường BG-11 JM 5.200.000 tế bào/ml 4.875.000 tế bào/ml Hình 3.6 cho thấy số lượng tảo môi trường BG-11 tăng nhanh ngày chu kỳ tăng cao ngày thứ với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng trung bình 412.083±235.625 tế bào/ ngày Với môi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 379.167± 313.889 tế bào/ ngày đạt tốc độ tăng trưởng cao vào ngày thứ 12 1.250.000 tế bào/ngày Theo dõi vi tảo Scenedesmus 15 ngày nhận thấy ngày vi tảo đạt mật độ cao vào ngày thứ 12 Trong thí nghiệm Hịa (2007) chu kì vi tảo Scenedesmus kéo dài khoảng ngày, ngày đạt mật độ cao vào ngày thứ 4-5 chu kì Chu kỳ thời điểm cực đạt hai thí nghiệm khác mơi trường nuôi cấy khác Theo Kiệt (2007) chu kỳ Chlorella khoảng 10 ngày ni bình tam giác 500 ml KẾT LUẬN Vi tảo Scenedesmus sinh trưởng phát triển tốt môi trường dinh dưỡng nhân tạo BG-11 JM 12 ngày mật độ đạt cực đại vào ngày 12 với mức độ bố trí ban đầu từ 300.000 tế bào/mL Mơi trường dinh dưỡng Jaworski cho mật độ thấp màu xanh so với vi tảo sinh trưởng mơi trường BG-11 Do đó, mơi trường ni cấy vi tảo Scenedesmus phù hợp BG-11 REFERENCES Đặng Thị Thanh Hòa, Trần Thị Mỹ Xuyên - “Phân lập tìm hiểu tăng trưởng Scenedesmus (Chlorophyll a) số mơi trường”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp vol 16, pp 146-150, 2007 Đặng Hồng Kim Đặng Hồng Phước Hiền (1999) - Cơng nghệ sinh học vi tảo Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia Cao Tuấn Kiệt (2007) - Thử nghiệm nuôi sinh khối chlorella sp môi trường nước Luận văn tốt nghiệp Khoa thủy sản Trường Đại học Nông Lâm Tp HCM Trần Thị Hoàng Đào (2007) - Bước đầu phân lập, khảo sát ảnh hưởng môi trường mật độ nuôi cấy lên tăng trưởng Scenedesmus Luận văn tốt nghiệp Khoa thủy sản Trường Đại học Nông Lâm Tp HCM Lê Văn Cát ctv - Nước nuôi thủy sản chất lượng giải pháp cải thiện chất lượng nước Nxb Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2006 98 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 INVESTIGATION OF ARTIFICIAL GROWTH MEDIUM SUITABLE FOR SCENEDESMUS SP IN THE LABORATORY Bui Thi Yen Ngoc, Tran Thi Ngoc Mai HCMC University of Natural Resources and Environment Email: ntvha@hcmunre.edu.vn ABSTRACT Topics: "Investigation of artificial growth medium suitable for Scenedesmus sp in the laboratory", the aim was to determine the best environment for growing Scenedesmus algae for the purpose of breeding, researching this algae in the laboratory and for the combined treatment of animal waste water The experiment was conducted in two BG-11 and Jaworski medium During the 15 day followup period, we found that in Jaworski medium for lower density than BG-11 medium, the first days of algal adaptive phase, the next days the density increases rapidly with the growth phase, then the density decreases with the decay phase The highest desity of BG-11 and JM mediums was 5,200,000 cells / ml and 4,875,000 cells / ml respectively The number of algal in BG-11 increased rapidly in the midst of the 11th day, with 1,100,000 cells / day, an average growth of 412,083 ± 235,625 cells / day JM medium growth reached 379,167 ± 313,889 cells / day and reached the highest on the 12th day is 1,250,000 cells / day Keywords: artificial growth, microalgae, scenedesmus sp 99 ... Vì vậy, vi? ??c tìm mơi trường nhân tạo giúp nhân nhanh sinh khối tảo Scenedesmus để phục vụ cho mục đích cần thiết Do đề tài ? ?Khảo sát mơi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus. .. mơi trường dinh dưỡng ni thí nghiệm 3.2 Khảo sát tốc độ tăng trƣởng điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus môi trƣờng dinh dƣỡng nhân tạo 3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng phát triển tảo. .. bào vi tảo môi trường nuôi thể Hình 3.5 Hình 3.5 Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus hai môi trường thí nghiệm Hình 3.6 Diễn biến tốc độ tăng trưởng hai môi trường dinh dưỡng nuôi thử nghiệm