ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng phát triển và hàm lượng lipid ở tảo silic

1 MỞ ĐẦU Tảo silic (Bacillariophyceae hay diatom) là một nhóm tảo có hàm lượng lipid và acid béo cao, có tiềm năng ứng dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học ở quy mô công nghiệp, đặc biệt là sản xuất biodiesel. Tảo silic phân bố hết sức rộng rãi trên Trái Đất: trên thân cây ở đỉnh núi cao, trên đất, đá ẩm, mọi thủy vực nước ngọt, nước lợ, nước mặn [6]. Trong hệ phù du dưới biển, tảo silic là nhóm chiếm ưu thế, đặc biệt ở những vùng biển giàu dinh dưỡng [42]. Tảo silic được cho là nhóm phù du nhân thật quan trọng nhất, tạo ra khoảng 20-25% tổng sinh khối sơ cấp ở các thủy vực trên cạn và khoảng 40% sinh khối sơ cấp ở biển [28]. Do có hàm lượng lipid cao nên từ lâu tảo silic đã được sử dụng làm thức ăn cho ấu trùng tôm, cá, động vật thân mềm như Phaeodactylum, Chaetoceros, Skeletonema, Thalassiosira, [38]. Một số loài tảo silic còn được dùng để sản xuất các chất béo không no có giá trị như EPA, AA và DHA [16]. Một số vi tảo rất phổ biến cho sản xuất lipid đó là Chlorella, Crypthecodinium, Cylindrotheca, Nitzschia vì năng suất sinh khối cao nên năng suất lipid đạt từ 20-50% sinh khối khô [71]. Trong đó, hàm lượng lipid chính là chìa khóa để tuyển chọn các chủng làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel [63]. Chi phí cao do năng suất lipid thấp là một vấn đề, gây trở ngại cho việc sản xuất thương mại dầu diesel sinh học có nguồn gốc từ vi tảo. Những nghiên cứu nuôi cấy vi tảo trong phòng thí nghiệm hoặc điều kiện ngoài trời cho thấy rằng để có được hàm lượng lipid cao cần có những kỹ thuật cảm ứng tạo lipid hoặc gây sốc (stress) cho môi trường nuôi vi tảo [63]. Trong nuôi tảo nói chung, nguồn tảo giống, chất dinh dưỡng và điều kiện môi trường nuôi là những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và thành phần sinh hoá của tảo. Các thành phần dinh dưỡng đa lượng (C, N, P) và vi lượng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của tảo, đặc biệt trong điều kiện nuôi với mật độ cao[38]. Trong các nguyên tố đa lượng thì nitrogen (N) và phosphorus (P) có vai trò quan trọng hơn cả. N có vai trò quan trọng trong thành phần và cấu trúc của protein, thành phần cấu tạo nên bộ máy quang hợp và hệ enzym. Nitrogen là thành phần của acid amin, nucleotide, hormone, coenzyme,… Thiếu nitrogen, sườn carbon 2 không được dùng cho sự tổng hợp các hợp chất nitrogen (tỷ lệ C/N cao). Trong đó, mức nitrogen khác nhau trong môi trường nuôi có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, hàm lượng lipid của tảo đã được đề cập trong nhiều nghiên cứu. Thiếu hụt nitrogen là nguyên nhân làm giảm tốc độ sinh trưởng, sinh khối, thời gian duy trì mật độ cực đại, hàm lượng sắc tố, protein, lipid, acid béo không no, vitamin, carotenoids, phycociamin, enzyme,… ở nhiều loài tảo. Ngoài ra môi trường nuôi và nguồn nitrogen khác nhau cũng ảnh hưởng đến nhu cầu nitrogen [51]. Thừa Thiên Huế có thủy vực nước lợ ven bờ rất đa dạng về thành phần loài thủy hải sản, đặc biệt là các loài vi tảo silic. Những nghiên cứu trước đây về vi tảo phù du ở vùng này đều tập trung vào việc xác định sự đa dạng và biến động thành phần loài [9]. Nguyễn Quang Huy (2010) đã bước đầu phân lập và khảo sát hàm lượng lipid ở một số chủng tảo silic cho hàm lượng lipid cao ở vùng biển Thừa Thiên Huế có tiềm năng trong sản xuất biodiesel. Vì vậy, trong đề tài này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu “Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng phát triển và hàm lượng lipid ở tảo silic” . Mục đích luận văn: - Tối ưu hóa một số điều kiện nuôi cấy các chủng tảo silic triển vọng thuộc các chi Pleurosigma sp. và Nitzschia sp. nhằm mục đích cho tốc độ sinh trưởng cao và hàm lượng lipid cao. - Kết quả của đề tài sẽ làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo với mục đích tạo ra nguồn nguyên liệu để sản xuất các hợp chất sinh học có giá trị ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: nuôi trồng thủy sản, công nghệ sản xuất các hợp chất sinh học và sản xuất nhiên liệu sinh học. Nội dung luận văn: - Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn nitrogen khác nhau (nitrate, ammonium, urea…) đến sự sinh trưởng và hàm lượng lipid tích luỹ của chủng Pleurosigma sp. và Nitzschia sp. - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitrogen kết hợp với điều kiện ánh sáng đến sự sinh trưởng và hàm lượng lipid tích luỹ của chủng Pleurosigma sp. và Nitzschia sp. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẢO SILIC 1.1.1. Đặc điểm chung - Sinh thái: Trong môi trường nước, tảo là nhóm sinh vật chiếm ưu thế, trong đó, vi tảo ở các tầng trên của biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon, oxygen, nitrogen, phosphorus, silicon và những thành phần khác. Trong hệ phù du ở biển, tảo silic là nhóm chiếm ưu thế, đặc biệt ở những vùng biển giàu dinh dưỡng. Tảo silic thường gặp nhất ở trong môi trường nước kể cả ở nước ngọt và biển. Chúng chiếm ưu thế trong hệ phù du, đặc biệt khi các cột nước động và giàu dinh dưỡng. Hầu hết tảo silic sống ở tầng đáy như trên đá, sỏi, cát, bùn, bề mặt động thực vật ở đáy hồ, sông, biển. Đại đa số chúng quang hợp, do đó chúng chỉ hạn chế ở các tầng nông [22]. - Cấu trúc tế bào: Tế bào tảo silic hầu hết có kích thước từ 10-200 μm theo chiều lớn nhất. Tế bào chứa nguyên sinh chất và thành tế bào bao quanh, có các bào quan của thực vật nhân thật, bao gồm nhân, thể Golgi, Ty thể, Lục lạp. Nhân khá dễ dàng nhận thấy, thường nằm ở trung tâm tế bào bởi các cầu hoặc sợi của nguyên sinh chất, hoặc nằm về một phía của tế bào. Lục lạp có màu nâu, vàng kim hoặc vàng xanh với một lượng lớn carotenoid, chủ yếu là β-carotene, fucoxanthin, diatoxanthin và diadinoxanthin. Màu sắc của tế bào là do các carotenoid, chúng che phủ các chlorophylla, c1, c2. Khi bị tổn thương hoặc xử lý bằng acid, tế bào chuyển thành màu xanh do carotenoid bị phá hủy làm lộ ra các chlorophyll [22]. Có hai nhóm tảo silic chính: tảo silic lông chim và tảo silic trung tâm. Tảo silic lông chim thường có mảnh vỏ dài, lưỡng cực, đa số đối xứng hai bên. Tuy nhiên một số tảo silic lông chim không đối xứng hai bên, chẳng hạn Cymbella, Gomphonema, đó là do sự phát triển không đều của bào tử và dễ biến dạng từ bên này sang bên kia đai. Tảo silic trung tâm có dạng đối xứng tỏa tròn [22]. Tảo silic có cấu tạo đơn bào, sống đơn độc hay thành tập đoàn dạng pamella, dạng sợi, dạng chuỗi, dạng dải, dạng sao….Tế bào có nhân lưỡng bội, có cấu trúc 4 màng độc đáo gọi là vỏ giáp. Vỏ gồm hai lớp: lớp trong là pectin, lớp ngoài là dioxide silic (SiO 2 .7H 2 O). Ngoài silica, thành tế bào còn có vật liệu hữu cơ bao gồm protein, lipid và polysaccharide. Chức năng của hầu hết thành phần hữu cơ là chưa được biết rõ, có thể là bảo vệ silica khỏi bị hòa tan, một số khác liên kết các phân tử silica và một số có thể liên quan tới sự nhận biết tế bào - tế bào, chẳng hạn trong sinh sản hữu tính. Những hợp phần silica của thành tế bào được gọi là “vỏ” (frustule), là phần còn lại khi tế bào được tẩy sạch bởi acid đậm đặc hoặc các tác nhân oxy hóa khác để loại bỏ hết thành phần hữu cơ. Vỏ không phải là toàn bộ thành tế bào, thậm chí có lúc không phải là phần chính của thành tế bào. Vỏ gồm hai mảnh (valve) gắn với nhau bới một đai (girdle). Vỏ trên (epitheca) lớn hơn vừa khít với vỏ dưới nhỏ hơn (hypotheca).Cấu trúc vỏ và cách sắp xếp hoa văn trên vỏ chính là điểm đặc biệt của tảo silic, làm cho chúng dễ dàng được nhận biết và là đặc điểm chìa khóa để phân loại [22]. - Sinh sản: Tảo silic phân chia tế bào theo hình thức sinh sản sinh dưỡng bằng cách phân đôi. Là tế bào nhân thật, tế bào tảo silic cũng trải qua các pha G1, S, G2. Không như thành tế bào làm từ cellulose hay các polysaccharide khác, mảnh vỏ silica không thể kéo giãn, mặc dù có thể bẻ cong, sự tăng thể tích tế bào trong suốt các pha G1, S, G2 không thể thực hiện bằng cách kéo giãn thành phần vỏ [43]. Thay vì vậy, sự mở rộng được thực hiện bằng vỏ trên và vỏ dưới trượt khỏi nhau. Hai tế bào con hình thành, một thừa hưởng vỏ trên của mẹ và tổng hợp vỏ dưới mới, tế bào còn lại thừa hưởng vỏ dưới của mẹ, cái mà lúc này trở thành vỏ trên, và tổng hợp một vỏ dưới mới. Vì vậy, tế bào con luôn nhỏ hơn tế bào mẹ sau mỗi lần phân chia [22]. Tuy nhiên, kích cỡ tế bào không nhỏ vô hạn định. Khi kích thước tế bào nhỏ tới mức giới hạn, tảo silic khôi phục lại kích thước thông qua quá trình hình thành bào tử sinh trưởng (auxospore), điều này thường liên quan tới sự sinh sản hữu tính. Các tế bào dạng lưỡng bội giảm phân tạo giao tử. Một giao tử sẽ rời bỏ lớp vỏ silica để hợp nhất vào giao tử kia. Sau đó, hình thành một khối cầu lớn, được bao bọc bởi một màng hữu cơ. Bên trong khối cầu này, một vỏ mới với kích thước tối đa được tạo thành và chu trình mới bắt đầu [22]. 5 1.1.2. Chi Pleurosigma Hình 1.1. Pleurosigma sp. (PLTA) Lớp Bacillariophyceae (Haeckel 1878) Phân lớp Bacillariophycidae (Haeckel 1878) Mann 1990 Bộ Naviculales (Bessey 1907) Họ Pleurosigmataceae (Mereschkowsky 1903) Chi Pleurosigma (Smith 1852) [27]. Mô tả chung: Tế bào đơn độc, hai đầu nhọn hơi uốn nhẹ, chiều dài vỏ hình mũi mác, thường có đường sigma. Đường rãnh thường có hình sigma, trung tâm hoặc lệch tâm. Vân mịn, có các đốm nhỏ trong các đường xiên và ngang. Sinh chất phân bố khắp tế bào. Nhân trung tâm thường nhỏ và tròn. Chiều dài 60-68 µm, chiều rộng 12-15 µm. Khoảng 16 loài Pleurosigma đã được mô tả bởi Smith (1852). Pleurosigma angulatum, P. aestuarii, P. affine, P. normani, P. nubecula, P. peragalli, P. stuxbergii…[27]. 1.1.3. Chi Nitzschia Hình 1.2. Nitzschia sp. (NITA) 6 Lớp Bacillariophyceae Bộ Bacillariales Hendey 1937 Họ Bacillariaceae Ehrenberg 1831 Chi Nitzschia Hassall 1845 [9]. Mô tả chung: Tế bào sống đơn độc. Chiều dài 90-94 µm, chiều rộng mặt vỏ 5-7 µm. Sinh chất phân bố 2 đầu tế bào. Hai đầu tế bào thuôn nhọn, ở giữa hơi phình to. Không thấy vân. Nội sinh chất ít. 1.2. ỨNG DỤNG CỦA TẢO SILIC 1.2.1. Các hợp chất hoạt tính sinh học Lipid thu được từ tảo có thể được sử dụng để sản xuất mỹ phẩm và các thành phần của dược phẩm (thuốc giảm béo, chống tích lũy mỡ dưới da, chống sự lão hóa da và các thuốc hỗn hợp cho da nhạy cảm) [75]. Hàm lượng chất béo có ý nghĩa ở tảo silic là 1,7 pg/tb, hàm lượng này ở Chaetoceros (2 pg/tb) cao hơn so với Skeletonema costatum (1,4 pg/tb). Thành phần acid béo mỗi chi thường giống nhau. Giá trị dinh dưỡng của vi tảo có thể bị thay đổi rất lớn ở các pha phát triển và dưới các điều kiện nuôi khác nhau. Vi tảo phát triển đến cuối pha logarit thường chứa 30 – 40% protein, 10 – 20% lipid và 5 – 15 % carbohydrate. Khi tảo được nuôi qua pha cân bằng thì hàm lượng này bị thay đổi rất lớn, ví dụ như: khi nitrate giảm thì hàm lượng carbonhydrate có thể tăng gấp 2 lần hàm lượng protein [13]. Tảo silic là loài trao đổi chất linh hoạt do chúng có thể sản xuất và tích lũy loạt các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học, chẳng hạn như PUFA (polyunsaturated fatty acid) và các chất polyme ngoại bào ví dụ như: Docosahexaenoic acid (DHA), eicosapentaenoic acid (EPA), arachidonic acid (AA) rất cần thiết đối với động vật nuôi thủy sản [20]. Sử dụng tảo silic để sản xuất PUFA có lợi thế hơn chiết xuất từ dầu cá. Đầu tiên, tảo silic có một hàm lượng PUFA; thành phần của PUFA trong một số loài có thể lên tới 5% - 6% của trọng lượng khô tế bào. Thứ hai, tảo silic là tảo đơn bào với sự phát triển nhanh chóng, và có thể áp dụng các kĩ thuật công nghệ sinh học lên tế bào của chúng để thúc đẩy quá trình tổng hợp PUFA, ví dụ như thao tác 7 di truyền và thay đổi các điều kiện nuôi cấy [55]. Như vậy, sản xuất vi tảo để thu các hợp chất ở quy mô lớn là dễ dàng, và các chất chuyển hóa cao có thể thu được thông qua điều kiện nuôi cấy được kiểm soát. Thứ ba, việc tách chiết và tinh sạch các PUFA từ tảo silic đơn giản hơn từ cá. Đặc biệt, các sản phẩm tảo silic không chứa mùi tanh, cholesterol, hoặc ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu và các kim loại nặng có nhiều khả năng xuất hiện trong dầu cá [37]. Trong nuôi trồng thủy sản, EPA và DHA là thành phần dinh dưỡng quan trọng của ấu trùng của nhiều loài cá, tôm và sinh vật hai mảnh vỏ. PUFA có khả năng duy trì tốc độ tăng trưởng của ấu trùng cao và cho tỷ lệ sinh sản cao. Như vậy, PUFA là một trong những chỉ số quan trọng nhất cho việc đánh giá giá trị dinh dưỡng thức ăn thủy sản [37]. Nhận thức về lợi ích của PUFA đối với người và động vật, thêm vào đó là sự cạn kiệt của dầu cá (là nguồn cung cấp PUFA chính hiện nay) đã dẫn đến việc tìm kiếm nguồn PUFA rẻ tiền trong vài năm qua. Trong thực tế, cá không tự tổng hợp được PUFA mà tích lũy qua thức ăn là các vi tảo giàu PUFA. Vi tảo, đặc biệt là nguồn gốc biển, giàu PUFA trong tế bào rất được các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu [46]. 1.2.2. Ứng dụng của tảo silic trong nuôi trồng thủy sản Tảo đơn bào là thức ăn tươi sống đặc biệt quan trọng cho tất cả các giai đoạn phát triển của động vật thân mềm hai mảnh vỏ (Bivalvia) như: hầu, vẹm, điệp, sò. Chúng còn là thức ăn cho ấu trùng của hầu hết các loài tôm, cá, ốc và cho các động vật phù du. Đã có hàng trăm loài tảo được thử nghiệm làm thức ăn nhưng cho tới nay chỉ khoảng hai mươi loài tảo đơn bào được sử dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản [70]. Vi tảo là nguồn cung cấp vitamin quan trọng cho các đối tượng nuôi thuỷ sản. Theo thống kê của Brown (2002), hàm lượng acid ascorbic (vitamin C) trong vi tảo có sự khác nhau rất lớn giữa các loài (16 mg/g khối lượng khô ở tảo Chaetoceros muelleri; 1,1 mg/g ở tảo Thalassiosira pseudonana). Còn lại các vitamin khác (thiamin – B1, riboflavin – B2, pyridoxine – B6, cyanocobalamin – B12, biotin, pyridoxine…) chỉ khác nhau từ 2 – 4 lần giữa các loài tảo. Điều này 8 chứng tỏ rằng, việc lựa chọn một cách cẩn thận các loại vi tảo kết hợp với nhau sẽ cung cấp đầy đủ vitamin cho chuỗi thức ăn của động vật nuôi thủy sản [20]. Hiện nay, trên thế giới có khoảng 40 loài vi tảo được nuôi sử dụng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, ở Việt Nam chủ yếu mới phân lập và làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản chủ yếu 2 loài Skeletonema costatum và Chaetoceros sp Hiện nay, ở nước ta các giống vi tảo này chủ yếu được nhập khẩu nên thường gặp những khó khăn, không những trong bảo quản, vận chuyển mà còn gặp các vấn đề trong nuôi cấy. Sự thay đổi về môi trường sống, thời tiết, khí hậu cần phải có thời gian để con giống thích nghi lại. Ngoài ra, giá thành cũng là một yếu tố quan trọng trong việc nhập khẩu giống [8]. Trong nuôi trồng thủy sản, màu nước có vai trò rất quan trọng trong việc tham gia hình thành chuỗi thức ăn tự nhiên, hệ lọc sinh học, ổn định các thông số môi trường …tảo silic nhiều góp phần tạo màu nước tốt. Sự hiện diện của các loài vi tảo này trong ao hồ nuôi thủy sản thể hiện môi trường rất nhiều thức ăn tự nhiên và phong phú về chủng loại, cân bằng các yếu tố môi trường và các phương trình sinh hóa sinh lý, ít các loài tảo độc rong độc giàu dưỡng chất [6]. Trong công nghiệp nuôi tôm sú, tảo silic là một trong những loài tảo phù hợp về kích thước và chất lượng dinh dưỡng cho ấu trùng tôm. Tảo có tốc độ tăng trưởng nhanh, có thể nuôi trong điều kiện nhân tạo, trong các trại sản xuất giống. Có rất nhiều loại thức ăn để ươm nuôi ấu trùng tôm sú, riêng tảo lục và tảo silic đã có tới hơn 15 loài [4]. Các loài thường được sử dụng nhất để làm thức ăn cho ấu trùng tôm, cá là Phaeodactylum, Chaetoceros, Skeletonema và Thalassiosira [4]. Tảo silic chiếm ưu thế ở môi trường nước, có hàm lượng lipid cao, kích thước phù hợp nên từ lâu đã được dùng làm thức ăn cho nuôi trồng thủy sản. Hàm lượng protein là yếu tố chính quyết định giá trị dinh dưỡng của vi tảo. Bên cạnh đó, hàm lượng các acid béo không no như EPA, AA, DHA cũng là yếu tố quan trọng. Thực tế, một số acid béo cần thiết cho nhiều động vật biển [71] và cần thiết cho sinh trưởng, phát triển của nhiều ấu trùng [15]. Theo Brown và cs. (1997), vi tảo cần thiết cho dinh dưỡng trong suốt một thời gian ngắn, ở dạng trực tiếp tiêu thụ của 9 động vật thân mềm và tôm, hay gián tiếp như nguồn thức ăn cho các con mồi làm thức ăn cho cá con [21]. 1.2.3. Ứng dụng của tảo silic trong sản xuất biodiesel Sản xuất biodiesel là một hướng ứng dụng khá mới mẻ của tảo silic. Chìa khóa cho sản xuất biodiesel chính là lipid có trong nguyên liệu [33]. Vi tảo có nhiều ưu điểm như dễ nuôi trồng, có thể sinh trưởng mà cần ít hoặc không cần chăm sóc chu đáo, tận dụng được nguồn nước không sử dụng và dễ dàng hấp thụ chất dinh dưỡng [25]. Biodiesel là hỗn hợp các ester giữa acid béo và alkyl thu được thông qua quá trình chuyển vị ester của dầu thực vật hay mỡ động vật. Nguồn nguyên liệu lipid dầu thực vật hay mỡ động vật bao gồm 90-98% khối lượng là các triglyceride và một lượng nhỏ các mono và diglyceride, acid béo tự do chiếm khoảng 1-5%, phần còn lại là các phospholipid, phosphatide, carotene, tocopherol, hợp chất sulphur, và một ít nước [18]. Biodiesel chủ yếu được sản xuất từ dầu của đậu nành và các loại rau quả, cọ, hoa hướng dương, hạt cây cải dầu cũng như dầu phế thải từ các nhà hàng. Sử dụng nguồn nguyên liệu thực vật để sản xuất biodiesel dẫn đến việc mở rộng diện tích trồng trọt, áp lực trong sự thay đổi sử dụng đất trồng và sự gia tăng các cánh đồng canh tác có thể dẫn tới cạnh tranh đất đai và làm mất đi sự đa dạng sinh học do sự lấn chiếm rừng và các vùng sinh thái quan trọng [54]. Vi tảo được xem là ứng cử viên tiềm năng cho sản xuất biodiesel bởi một số lí do: Nguồn nguyên liệu là sinh khối vi tảo, có thể góp phần giảm bớt được những đòi hỏi bức thiết về mặt bằng nhờ có hiệu suất năng lượng cao hơn trên mỗi đơn vị diện tích đất cũng như không cạnh tranh ảnh hưởng tới đất nông nghiệp. Hơn nữa, biodiesel sản xuất từ vi tảo ảnh hưởng đến môi trường thấp hơn và có cùng chất lượng so với các nguồn nhiên liệu hiện nay [55]. Vi tảo phát triển rất nhanh chóng và nhiều loài tảo có lượng dầu phong phú. Mức dầu 20 – 50% là phổ biến ở vi tảo. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, lượng dầu lý tưởng có thể đạt 56 – 60% tổng sinh khối khô bằng kỹ thuật di truyền hoặc kỹ thuật nuôi cấy dị dưỡng [57]. 10 Thực tế, vi tảo có hiệu suất dầu cao nhất trong số các cây trồng lấy dầu đa dạng khác. Có thể so sánh hiệu suất nuôi trồng vi tảo với việc khai thác các nguồn sinh khối khác qua bảng số liệu sau. Bảng 1.1. So sánh vi tảo với các nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel khác [71] Nguồn Hàm lượng dầu (% khối lượng sinh khối) Năng suất lipid (L dầu/ha/năm) Đất sử dụng (m 2 /năm/kg biodiesel) Năng suất biodiesel (kg biodiesel/ ha/năm) Bắp/Ngô (Zea mays L) 44 172 66 152 Camelina (Camelina sativa L.) 42 915 12 809 Canola/ Cải dầu (Brassica napus L.) 41 974 12 862 Hướng dương (Helianthus annuus L.) 40 1070 11 946 Cọ dầu (Elaeis guineensis) 36 5366 2 4747 Vi tảo (lượng dầu thấp) 30 58700 0,2 51927 Vi tảo (lượng dầu trung bình) 50 97800 0,1 86515 Vi tảo (lượng dầu cao) 70 136900 0,1 121104 Vi tảo có khả năng quang hợp hiệu quả hơn bất kỳ loại sinh khối thực vật nào khác, quá trình quang hợp của vi sinh vật là quá trình tái sinh sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển hóa thành một dạng năng lượng dự trữ mới dưới dạng các liên kết hóa học, ngoài ra con người hoàn toàn có thể chủ động sản xuất sinh khối vi tảo với số lượng lớn. Vì vậy nếu có thể thu hồi năng lượng với năng suất cao từ chúng thì sinh khối vi tảo được xem là một nguồn tài nguyên đầy hứa hẹn để sản xuất nhiên liệu, và vi tảo có thể được xem như một nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt dần [18]. Hơn nữa, theo tiêu chuẩn biodiesel của tổ chức kiểm tra nguyên liệu Mỹ (ASTM), biodiesel từ dầu vi tảo có các thuộc tính tương tự với biodiesel tiêu chuẩn, và nó cũng an toàn hơn vì có nhiệt độ phát cháy cao. [...]... NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA CHỦNG PLTA VÀ NITA Để khảo sát hàm lượng lipid tích lũy các chủng tảo silic ở các điều kiện môi trường nghiên cứu, chúng tôi bước đầu khảo sát sự sinh trưởng của chúng trong các điều kiện đó rồi tiến hành nhân sinh khối để xác định hàm lượng lipid 3.2.1 Ảnh hưởng của nguồn nitrogen đến sinh trưởng của chủng PLTA và NITA Môi trường thích hợp cho sinh trưởng của các chủng tảo. .. ứng enzyme đều có thể hạn chế sự tổng hợp lipid Sản xuất các chất béo dự trữ đặc biệt là nguồn tài nguyên năng lượng lớn và do đó thường xảy ra ở điều kiện sinh trưởng giảm [37] 1.4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ TÍCH LŨY LIPID CỦA TẢO SILIC 13 1.4.1 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng của tảo silic Tảo silic là sinh vật quang tự dưỡng, nhờ hoạt động quang... bào vi tảo đạt được sự sinh trưởng và sinh lý tốt nhất [10] Năm 2012, Lý Thị Tùy Duyên và cs nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ xuất phát đến sinh trưởng của vi tảo S costatum trong môi trường nước biển nhân tạo AQuil* Tác giả đã nhận định mật độ nuôi cấy là một trong những yếu tố có liên quan đến sinh khối và thời gian tảo đạt cực đại Skeletonema costatum tăng trưởng tốt nhất trên môi trường Aquil* ở mật... khác, và năng suất sinh khối vi tảo cũng không phụ thuộc vào thời tiết hay ảnh hưởng của môi trường Biodiesel sản xuất từ vi tảo không làm ảnh hưởng đến việc sản xuất thực phẩm và các sản phẩm khác từ thực vật [77] - Vi tảo có mức độ sinh trưởng rất nhanh, chu kỳ sinh trưởng hoàn tất chỉ trong vài ngày [77], và có rất nhiều loài tảo chứa nhiều dầu [], năng suất dầu trên mỗi đơn vị nuôi cấy vi tảo có... chuyển mẫu trong phòng cấy vô trùng 32 Ghi thời gian chuyển mẫu Lấy mẫu để xác định mật độ tế bào sau 2, 4, … 12, 14 ngày nuôi cấy Tiến hành thí nghiệm với 3 lần lặp lại 2.4.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện môi trường đến sinh trưởng của các chủng nghiên cứu a) Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của các nguồn nitrogen khác nhau đến sinh trưởng của các chủng nghiên cứu ở dạng nirtrat, ammoni,... nghi với nhiệt độ từ 2 đến 30oC, và nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 20 oC [4], trong khi Cyclotella D35 và Nitzschia TR-114 đạt mật độ cực đại ở 30°C [2] 1.4.1.4 Ảnh hưởng của pH pH của môi trường là một nhân tố quan trọng trong nuôi cấy tảo pH là yếu tố nội tại luôn thay đổi Khi tảo phát triển mạnh, pH môi trường bị thay đổi và trở thành yếu tố kìm hãm sinh trưởng và phát triển Do đó, pH quá cao... chlorophyll của mỗi loài có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của chúng Khi so sánh tảo 2 roi và tảo silic, Chan (1980) đã phát hiện tỷ lệ carbon trên chlorophylla (C/Chl a) của tảo silic thấp hơn, và tỉ lệ tốc độ quang hợp tối đa với carbon nội bào 14 (Pmax/C) cao hơn tảo hai roi Điều này giải thích được tốc độ tăng trưởng cao của tảo silic trong các thủy vực tự nhiên [45] Ánh sáng tác động lên vi tảo thông... CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐƯỜNG CONG SINH TRƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG TẢO SILIC NGHIÊN CỨU Mỗi chủng tảo silic có tốc độ sinh trưởng khác nhau nên việc xây dựng đường cong sinh trưởng cho mỗi chủng có vai trò quan trọng trong nghiên cứu Đường cong sinh trưởng là cơ sở để xác định thời gian cấy chuyển, tiếp giống cũng như thời điểm thu sinh khối thích hợp Để xác định đường cong sinh trưởng của các chủng... thường 10h tối, 14h sáng vào mùa hè và 12h sáng, 12h tối vào mùa đông [75] 1.4.1.2 Ảnh hưởng của độ mặn 15 Độ mặn ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển của các loài vi tảo, đặc biệt là tảo nước mặn Tuy nhiên, có nhiều loài có phổ chịu muối rất rộng Khi độ mặn của môi trường tăng cao (sốc muối), tế bào thực vật phiêu sinh có một số cơ chế thích nghi, tăng cường sinh tổng hợp các chất điều hòa thẩm thấu,... chịu, và tối ưu để tăng trưởng phát triển tốt nhất Nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ tăng trưởng nhưng lại tăng kích thước của tế bào [2] Nhiệt độ tối ưu cho sự nuôi cấy thường là từ 20 đến 24 oC, mặc dù điều này còn phụ thuộc vào sự khác nhau của thành phần nuôi cấy, tùy loài và chủng được nuôi cấy Nhiệt độ thấp hơn 16 oC sẽ làm chậm sự sinh trưởng, ngược lại nhiệt độ cao hơn 35oC có thể giết chết một số . cứu Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng phát triển và hàm lượng lipid ở tảo silic . Mục đích luận văn: - Tối ưu hóa một số điều kiện nuôi cấy các chủng tảo silic triển. trường nuôi là những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và thành phần sinh hoá của tảo. Các thành phần dinh dưỡng đa lượng (C, N, P) và vi lượng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của tảo, . urea…) đến sự sinh trưởng và hàm lượng lipid tích luỹ của chủng Pleurosigma sp. và Nitzschia sp. - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitrogen kết hợp với điều kiện ánh sáng đến sự sinh trưởng và