Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường trong nuôi trồng hỗn dưỡng vi tảo chlorella vulgaris

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MƠI TRƯỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TRONG NUÔI TRỒNG HỖN DƯỠNG VI TẢO CHLORELLA VULGARIS TRƯƠNG THỊ KIM OANH Đà Nẵng, năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MƠI TRƯỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TRONG NUÔI TRỒNG HỖN DƯỠNG VI TẢO CHLORELLA VULGARIS Ngành: Cơng nghệ sinh học Khóa: 2018-2022 Sinh viên: Trương Thị Kim Oanh Người hướng dẫn: TS Trịnh Đăng Mậu Đà Nẵng, năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan liệu trình bày khóa luận trung thực Đây kết nghiên cứu hướng dẫn TS Trịnh Đăng Mậu khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN chưa công bố cơng trình khác trước Tơi hồn toàn chịu trách nhiệm vi phạm quy định đạo đức khoa học Tác giả Trương Thị Kim Oanh i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Đăng Mậu, giảng viên khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ tơi suốt thời gian thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp Thứ hai, xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Thứ ba, tơi xin chân thành cảm ơn anh Phan Nhật Trường, anh Đinh Công Duy Hiệu, chị Trần Thị Tường Vy thành viên nhóm nghiên cứu ABR hỗ trợ đợng viên tơi q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp Và lời cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, người giúp đỡ suốt thời gian làm khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi TÓM TẮT ix MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung vi tảo Chlorella vulgaris 1.1.1 Đặc điểm phân loại Chlorella vulgaris 1.1.2 Đặc điểm hình thái đặc điểm sinh thái học Chlorella vulgaris 1.2 Giới thiệu chung nuôi trồng hỗn dưỡng vi tảo 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .9 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu .9 2.3 Thời gian địa điểm nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Bố trí thí nghiệm 2.4.2 Phương pháp đánh giá tiêu sinh trưởng vi tảo Chlorella vulgaris 13 iii 2.4.3 Phương pháp đánh giá hàm lượng sắc tố (chlorophyll a carotene) vi tảo Chlorella vulgaris 13 2.4.4 Phương pháp đánh giá hàm lượng lipid tích lũy tế bào vi tảo Chlorella vulgaris 14 2.4.5 Phương pháp đánh giá hàm lượng protein tổng số tế bào vi tảo Chlorella vulgaris 14 2.5 Phương pháp xử lý số liệu 16 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17 3.1 Ảnh hưởng một số nguồn cacbon hữu đến đặc điểm sinh học vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng 17 3.1.1 Ảnh hưởng một số nguồn cacbon hữu đến sinh trưởng vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng 17 3.1.2 Ảnh hưởng một số nguồn cacbon (glucose, natri acetate, sucrose) đến nồng độ hợp chất nuôi trồng hỗn dưỡng 19 3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ C:N đến đặc điểm sinh học vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng 21 3.2.1 Thí nghiệm 2.1: Ảnh hưởng tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94 (mmol/L) 21 3.2.2 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698(mmol/L) .25 3.3 Ảnh hưởng mật độ đầu vào đến đặc điểm sinh học vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng .29 3.3.1 Ảnh hưởng mật độ đầu vào đến sinh trưởng vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng .29 3.3.2 Ảnh hưởng mật độ đầu vào đến nồng độ hợp chất vi tảo Chlorella vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng 30 3.4 Thảo luận 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 iv DANH MỤC BẢNG Số hiệu Tiêu đề Trang Bảng 2.1 Nghiệm thức thí nghiệm 10 Bảng 2.2 Nghiệm thức thí nghiệm 11 Bảng 2.3 Nghiệm thức thí nghiệm 12 Bảng 2.4 Xác định đồ thị chuẩn protein theo biure 15 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Tiêu đề Hình Trang 1.1 Vi tảo Chlorella vulgaris 1.2 Quá trình sinh sản vi tảo Chlorella vulgaris 3.1 Tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris môi trường bổ sung nguồn cacbon khác (BBM, glucose, natri 17 acetate, sucrose) 3.2 3.3 3.4 3.5 Tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris môi trường bổ sung nguồn cacbon khác (BBM, glucose, natri acetate, sucrose) Vi tảo Chlorella vulgaris giai đoạn nhân lên phân chia tế bào Nồng độ chlorophyll a 𝛽-carotene vi tảo C vulgaris môi trường bổ sung nguồn cacbon khác (BBM, glucose, natri acetate, sucrose) Nồng độ lipid vi tảo C vulgaris môi trường bổ sung nguồn cacbon khác (BBM, glucose, natri 18 19 19 20 acetate, sucrose) 3.6 Nồng độ protein vi tảo C vulgaris môi trường bổ sung nguồn cacbon khác (BBM, glucose, natri acetate, sucrose) 20 3.7 Tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94 (mmol/L) 21 3.8 Đường cong sinh trưởng vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94(mmol/L) 22 vi 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Nồng độ chlorophyll a vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94 (mmol/L) Nồng độ 𝛽-caroten vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94(mmol/L) Nồng độ lipid vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94 (mmol/L) Nồng độ protein vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cố định 2,94 (mmol/L) Tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698 (mmol/L) Đường cong sinh trưởng vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698 (mmol/L) Nồng độ chlorophyll a 𝛽-carotene vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698 23 23 24 24 25 26 27 (mmol/L) 3.16 Nồng độ lipid vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698 (mmol/L) 28 3.17 Nồng độ protein vi tảo C vulgaris tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698 (mmol/L) 28 3.18 Tốc độ sinh trưởng vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng 29 3.19 Đường cong sinh trưởng vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng 30 3.20 Nồng độ chlorophyll a vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng 31 vii 3.21 3.22 3.23 Nồng độ 𝛽-carotene vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng Nồng độ lipid vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng Nồng độ protein vi tảo C vulgaris mật độ đầu vào khác nuôi trồng hỗn dưỡng viii 31 32 33 Hình 3.11 Nồng độ lipid của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cớ định là 2,94×10-3 (mol/L) Từ hình 3.2.5, tỷ lệ C:N ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ lipid vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng thí nghiệm 2.1 Nồng đợ lipid có vi tảo thí nghiệm đạt cao nghiệm thức đối chứng (C:N=6:1) với 0,59±0,03 μg/mL Trong lại đạt thấp nghiệm thức C:N=24:1 với 0,31±0,02 μg/mL Hình 3.12 Nồng độ protein của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn nitơ cớ định là 2,94 (mmol/L) 24 Ngồi ra, tỷ lệ C:N có ảnh hưởng đến nồng đợ protein vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng thí nghiệm 2.1 Nghiệm thức C:N=18:1 đạt nồng đợ protein cao thí nghiệm này, nhiên lại khơng có khác biệt rõ rệt với nghiệm thức đối chứng (C:N=6:1) Nồng đợ protein trung bình đạt 0,17±0,01 μg/mL Trong đó, tỷ lệ C:N=1:1 đạt nồng độ protein vi tảo thấp (0,10±0,01 μg/mL) có khác biệt đáng kể với tất nghiệm thức cịn lại (p>0,05) 3.2.2 Thí nghiệm 2.2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định 19,698(mmol/L) a Ảnh hưởng tỷ lệ C:N đến sinh trưởng vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng Từ kết sau ngày khảo sát, tỷ lệ C:N có ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng thí nghiệm 2.2 Hình 3.13 Tớc đợ sinh trưởng của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L) Kết từ hình 3.2.7 cho thấy, nghiệm thức đối chứng thể sinh trưởng tốt vi tảo C vulgaris đạt 0,49±0,02 ngày-1 Trong đó, sinh trưởng vi tảo nghiệm thức C:N=1:1 thể thấp so với nghiệm thức lại Tốc độ sinh trưởng nghiệm thức đạt 0,26±0,04 ngày-1 Điều cho thấy, điều kiện stress nitơ, vi tảo sinh trưởng điều kiện ni bình thường 25 Bên cạnh so sánh tốc độ sinh trưởng, mật độ tế bào vi tảo C vulgaris có thay đổi Mật đợ đạt cao thí nghiệm tḥc nghiệm thức đối chứng (C:N=6:1) với 91×106 tế bào/ mL Hình 3.14 Đường cong sinh trưởng của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L) Tương tự với thí nghiệm 2.1, mật đợ nghiệm thức thí nghiệm 2.2 khơng có tăng lên mật đợ ngày ni thứ Sang ngày nuôi thứ hai, mật độ tế bào bắt đầu có biến đợng Ở nghiệm thức C:N=24:1 đạt mật độ cao ngày nuôi thứ hai, nhiên lại có suy giảm mật đợ ngày ni thứ ba Trong đó, nghiệm thức đối chứng mật độ tăng nhẹ ngày nuôi thứ hai tiếp tục tăng nhanh vượt trội đạt mật độ cao ngày nuôi thứ Các nghiệm thức cịn lại mật đợ tăng sau ngày nuôi không đáng kể b Ảnh hưởng tỷ lệ C:N đến nồng độ hợp chất vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng Kết nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ C:N ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ chlorophyll a 𝛽-carotene vi tảo C vulgaris nuôi trồng hỗn dưỡng thí nghiệm 2.2 26 Hình 3.15 Nồng đợ chlorophyll a và 𝛽-carotene của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L) Theo kết phân tích thí nghiệm 2.2, nồng độ chlorophyll a 𝛽-carotene đạt cao nghiệm thức C:N=1:1 Nồng đợ chlorophyll a có vi tảo nghiệm thức 7,17±0,40 μg/mL, cao vượt trội gấp 2,4 lần so với nghiệm thức đối chứng (2,97±0,36 μg/mL) Các nghiệm thức lại trung bình đạt 2,35±0,64 μg/mL Tương tự nồng đợ chlorophyll a, nồng độ 𝛽-carotene chứa vi tảo C vulgaris đạt cao nghiệm thức C:N=1:1 với 3,28±0,93 μg/mL, cao 3,3 lần so với nghiệm thức đối chứng (C:N=6:1) 27 Hình 3.16 Nồng độ lipid của vi tảo C vulgaris ở tỷ lệ C:N với hàm lượng nguồn cacbon cố định là 19,698 (mmol/L) Kết nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ C:N có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng lipid có vi tảo Chlorella vulgaris Nồng độ lipid thể khác biệt rõ rệt thí nghiệm (p