Khảo sát môi trường tăng trưởng tối ưu

Khảo sát môi trường tăng trưởng tối ưu và kiểm tra định tính Lipid của tảo Tetraselmis

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG TỐI ƯU VÀ KIỂM TRA ĐỊNH TÍNH LIPID CỦA VI TẢO TETRASELMIS Ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Sinh viên thực hiện : CAO HOÀNG SƠN Giáo viên hướng dẫn : ThS. LÊ THỊ MỸ PHƯỚC Niên khóa : 2004 - 2009 TP. HỒ CHÍ MINH, 08/2010 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Sinh Học, các thầy cô trong khoa Khoa Học Ứng Dụng trường ĐH Tôn Đức Thắng, đã tận tình dạy dỗ giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường. Em xin gửi đến cô, ThS. Lê Thị Mỹ Phước , lời cảm ơn sâu sắc nhất. Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn anh Trương Huy Hoàng, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện luận văn Chân thành cảm ơn Các anh chị trong phòng thí nghiệm chuyển hóa sinh học - Đại học Khoa Học Tự Nhiên đã tận tình góp ý, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho em từ khi mới vào phòng cho đến lúc hoàn thành luận văn. Con xin cảm ơn ba mẹ, cảm ơn dì Minh cùng đại gia đình đã là nguồn động viên tinh thần lớn giúp con vượt qua giai đoạn khó khăn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến: Các bạn lớp 08SH và các em lớp 09SH đã quan tâm, ủng hộ, hỗ trợ và đóng góp ý kiến trong quá trình thực hiện luận văn. Chân thành cảm ơn bạn Lê Ngọc Tuấn đã đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian qua! Mặc dù đã nỗ lực, cố gắng hoàn thiện đề tài nhưng không tránh khỏi những sai sót. Rất mong sẽ nhận được những lời góp ý từ quý thầy cô, các anh chị và các bạn để đề tài được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2010 Cao Hoàng Sơn Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp i MỤC LỤC Trang Mục lục . i Danh mục bảng v Danh mục hình . vi Danh mục biểu đồ vii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề . 1 1.2. Mục tiêu đề tài 2 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu chung về tảo 3 2.1.1. Các dạng cấu trúc cơ thể. . 3 2.1.1.1. Cấu trúc đơn giản 3 2.1.1.2. Cấu trúc amíp 4 2.1.1.3. Cấu trúc palmella 4 2.1.1.4. Cấu trúc hạt . 4 2.1.1.5. Cấu trúc dạng sợi 4 2.1.1.6. Cấu trúc dạng bản . 5 2.1.1.7. Cấu trúc ống (siphon) . 5 2.1. 2. Thành phần cấu tạo. . 5 2.1.2.1. Màng tế bào 5 2.1.2.2. Chất nguyên sinh 6 2.1.2.3. Thể màu và chất dự trữ . 6 2.1.2.4. Không bào . 6 2.1.2.5. Roi 7 2.1.2.6. Điểm mắt. 7 2.1.3 Sinh sản . 7 2.1.3.1 Sinh sản sinh dưỡng. . 7 2.1.3.2. Sinh sản vô tính 8 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp ii 2.1.3.3. Sinh sản hữu tính . 8 2.1.4. Dinh dưỡng ở tảo 10 2.1.4.1. Dinh dưỡng carbon . 11 2.1.4.2. Dinh dưỡng nitơ 13 2.1.4.3. Dinh dưỡng phốt pho 16 2.1.4.4. Dinh dưỡng vi lượng 16 2.1.5. Ảnh hưởng của một số yếu tố ngoại cảnh đến sinh trưởng và phát triển của tảo . 17 2.1.5.1. Ánh sáng . 17 2.1.5.2. Nhiệt độ . 18 2.1.5.3. Độ mặn . 18 2.1.5.4. Ảnh hưởng của pH. . 19 2.1.6. Phân bố 20 2.2. Giới thiệu chung về tảo Tetraselmis . 21 2.2.1. Vị trí phân loại 21 2.2.2. Đặc điểm sinh học . 21 2.3. Sơ lược về công nghệ sản xuất đại trà vi tảo 24 2.3.1. Lịch sử nghiên cứu . 24 2.3.2. Các kiểu bể nuôi trồng tảo 25 2.3.2.1. Hệ thống bể nông (shallowponds) . 26 2.3.2.2. Hệ thống bể dài (Rayceways) 26 2.3.2.3. Hệ thống nghiêng (cascade) 27 2.3.2.4. Hệ thống bể phản ứng quang sinh dạng ống . 27 2.3.2.5. Hệ thống bể lên men 28 2.3.3. Tách sinh khối 28 2.3.3.1. Phương pháp li tâm 28 2.3.3.2. Phương pháp lọc . 29 2.3.3.3 Phương pháp tạo bông 29 2.3.4. Sấy sinh khối . 30 2.3.4.1. Phương pháp sấy phun 30 2.3.4.2. Sấy mặt trời . 31 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp iii 2.3.4.3. Phương pháp sấy đông khô . 31 2.4. Sơ lược về nhiên liệu sinh học 31 2.4.1. Định nghĩa . 31 2.4.2. Phân loại nhiên liệu sinh học . 31 2.4.3. Biodiesel . 32 2.4.3.1. Biodiesel là gì? . 32 2.4.3.2. Lịch sử phát triển của Biodiesel . 32 2.4.3.3. Ưu và nhược điểm của Biodiesel 33 2.4.3.4 Những nguồn nguyên liệu để sản xuất Biodiesel ở Việt Nam . 35 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. VẬT LIỆU VÀ MÔI TRƯỜNG 36 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu . 36 3.1.2. Địa điểm thí nghiệm 36 3.1.3. Hóa chất . 36 3.1.4. Thiết bị . 36 3.1.5. Môi trường 37 3.1.5.1. Môi trường F/2 . 37 3.1.5.2. Môi trường Walne 38 3.1.5.3. Môi trường Walne TM . 40 3.1.5.4. Môi trường TT3 41 3.2. Phương pháp nghiên cứu . 41 3.2.1. Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm 41 3.2.2. Bố trí thí nghiệm . 41 3.2.2.1. Thí nghiệm 1 . 41 3.2.2.2. Thí nghiệm 2 . 45 3.3. Phương pháp xác định các chỉ tiêu . 45 3.3.1. Xác định mật độ tế bào . 45 3.3.2. Xác định độ mặn . 46 3.3.3. Phương pháp định tính lipid 47 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 4.1. Thí nghiệm 1 49 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp iv 4.1.1. Phương trình đường tuyến tính giữa mật độ và độ hấp thu . 49 4.1.2. Tăng trưởng của tảo tetraselmis trên các môi trường thử nghiệm 50 4.1.3. So sánh tăng trưởng của tảo tetraselmis trên 4 môi trường . 54 4.1.4. Thảo luận 55 4.2. Thí nghiệm 2: Kiểm tra định tính lipid 56 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết Luận . 58 Đề nghị . 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 60 Tài liệu tiếng anh 60 Tài liệu Internet 60 PHỤ LỤC Phụ lục 62 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp v DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1. Danh mục một số nguyên tố cần cho sinh trưởng của tảo 11 Bảng 2.2 Một số phương pháp sấy sinh khối tảo . 30 Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của môi trường F/2 37 Bảng 3.2 Thành phần khóang vi lượng đậm đặc của môi trường F/2 37 Bảng 3.3 Thành phần vitamin đậm đặc của môi trường F/2 38 Bảng 3.4 Thành phần khoáng vi lượng đậm đặc của môi trường Walne . 38 Bảng 3.5 Thành phần vitamin đậm đặc môi trường Walne . 39 Bảng 3.6 Thành phần dinh dưỡng đậm đặc môi trường Walne . 39 Bảng 3.7 Thành phần dinh dưỡng môi trường Walne . 40 Bảng 3.8 Thành phần dinh dưỡng môi trường Walne TM 40 Bảng 3.9 Thành phần môi trường TT3 41 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp vi DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1. Cấu trúc mônát dạng đơn bào . 4 Hình 2.1. Cấu trúc dạng hạt 4 Hình 2.3 Tảo Chaetophora . 5 Hình 2.4. Tảo Bryopsis . 5 Hình 2.5 Sinh sản hữu tính ở Dunaliella . 8 Hình 2.6. Tế bào tảo Tetraselmis dưới vật kính dầu 21 Hình 2.7 Quy trình công nghệ sản xuất đại trà vi tảo 25 Hình 2.8. Hệ thống bể dài (rayceways) 26 Hình 2.9. Mô hình bể nghiêng kiểu shetlik 27 Hình 2.10 Mô hình bể phản ứng quang sinh dạng ống 27 Hình 2.11. Mô hình sản xuất tảo sạch vi khuẩn trong hệ thống kín . 28 Hình 3.1 Địa điểm thí nghiệm . 42 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 44 Hình 3.3. Nhuộm mẫu tảo với Nile Blue A 45 Hình 3.4. Buồng đếm hồng cầu . 45 Hình 3.5. Máy đo OD . 46 Hình 3.6. Tỷ trọng kế 46 Hình 3.7. Công thức Nile Blue A . 47 Hình 3.8. Sơ đồ quang học của máy phân tích hùynh quang . 47 Hình 4.1 Tetraselmis sau 1 tuần nuôi 55 Hình 4.2. Định tính lipid trong tetraselmis . 57 Hình 4.3. Mẫu đối chứng 57 Hình 4.4. Quy trình sản xuất Biodiesel từ tảo 61 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 Đường tuyến tính giữa độ hấp thu ánh sáng và mật độ của tảo Tetraselmis 49 Biểu đồ 4.2 Đường cong tăng trưởng của Tetraselmis trên môi trường F/2 50 Biểu đồ 4.3 Đường cong tăng trưởng của Tetraselmis trên môi trường TT3 51 Biểu đồ 4.4 Đường cong tăng trưởng của Tetraselmis trên môi trường Walne . 52 Biểu đồ 4.5 Đường cong tăng trưởng của Tetraselmis trên môi trường Walne TM 53 Biểu đồ 4.6 Đường cong tăng trưởng của Tetraselmis trên 4 môi trường . 54 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU [...]... trà là rất cần thiết và đề tài khảo sát môi trường tăng trưởng tối ưu và kiểm tra định tính lipid của vi tảo Tetraselmis” được tiến hành Đây là một phần của đề tài trọng điểm ĐHQG của phòng thí nghiệm chuyển hóa sinh học do cô Ths Lê Thị Mỹ Phước làm chủ nhiệm 1.2 Mục tiêu đề tài - khảo sát một số môi trường giúp tăng sinh sinh khối tảo tetraselmis Nhằm xác định môi trường tốt nhất để nuôi trồng tảo... trong 1L môi trường gr gr gr gr gr gr gr gr gr gr gr mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg mg Các môi trường dinh dưỡng dùng cho nuôi trồng tảo phải dựa theo nhu cầu dinh dưỡng của từng loài Mặc dù vậy, việc xác định chính xác nồng độ của từng yếu tố dinh dưỡng cho một loài nào đó là rất khó khăn vì nồng độ din h dưỡng tối ưu phụ thuộc rất nhiều vào mật độ quần thể, ánh sáng, nhiệt độ và pH môi trường. .. học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn thủy sản tỉ lệ hàm lượng CO2, CO32- và HCO32- trong môi trường dinh dưỡng xác định giá trị pH, mỗi loài tảo lại sinh trưởng tối ưu trong môi trường có giá trị pH nhất định Giá trị pH ảnh hưởng tới: - Khả năng phân ly muối và phức chất và như vậy gián tiếp gây độc và tác động ức chế sinh trưởng của tảo - Tính hòa tan của các muối kim loại - Hàm lượng độc tố trong một số... nền cho RiDP- carboxylase thông qua tăng cư ờng quá trình cố định CO2 khi tăng ái lực của enzyme cacboxyl hóa đối với CO2 - Giúp CO2 vượt qua màng lục lạp (giảm trở ngại khuếch tán) - Là bơm carbonat Trong nuôi trồng đại trà vi tảo, giá tr ị pH cần được giữ ở mức tối ưu cho từng loài và hạn chế tối đa việc mất mát carbon Điều này được thực hiện nhờ đưa thêm vào môi trường CO 2 hoặc NaHCO3 Nếu tất cả... tại Đài Loan Trong trường hợp này acid acetic vừa là nguồn carbon vừa là yếu tố điều chỉnh pH của môi trường nuôi trồng.[1] 2.1.4.2 Dinh dưỡng nitơ Nitơ chiếm từ 1- 10 % trọng lượng khô tế bào tảo Khả năng cố định N 2 chỉ có ở tảo prokaryotae, trong khi hầu hết tảo có thể sử dụng nitơ dưới dạng NO3- và NH4+ Khi a môn đư c sử dụng như một nguồn nitơ duy nhất cho tảo thì pH môi ợ trường sẽ giảm nhanh... thấu (osmotica), duy trì cân bằng nội môi Sau đây là một số cơ chế thích nghi với nồng độ muối cao của tảo - Sản sinh glycerol Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp 18 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn Đây là phản ứng đặc trưng ở tảo Dunaliella Glycerol là chất điều hòa thẩm thấu và hàm lượng tăng tỉ lệ thuận với tăng nồng độ muối NaCl trong môi trường - Sản sinh sucrose và prolin... HCO 3- và CO2- đều chuyển sang dạng CO2 và OH- thì pH môi tr ường có thể đạt tới giá trị 14 tr ong khi pH = 10 – 12 đã ức chế sinh trưởng của tảo Trong điều kiện pH môi trường cao như vậy thì carbon vô cơ hầu như không được tảo sử dụng Hiện tại công đoạn bổ sung CO 2 cho nuôi trồng đại trà tảo đang được các nhà khoa học tiếp tục cải tiến nhằm giảm tối đa mất mát CO2 ra ngoài không khí [1] - Carbon hữu... lại có khả năng làm sạch môi trường nước thải Ngành công nghệ sinh học nông nghiệp 1 Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 08 SVTH: Cao Hoàng Sơn - Tảo có hàm lượng dầu cao, dùng vi tảo có lợi hơn các loại cây lấy dầu khác do năng suất dầu cao gấp 19 – 23 lần trên cùng một diện tích đất trồng - Phần sinh khối sau khi chiết lấy dầu là nguồn lợi kinh tế rất lớn Vì vậy, việc tìm ra môi trường giúp nhân nhanh... tích lũy trong trường hợp này không phải bắt nguồn từ thủy phân protein, vì sự hình thành của Prolin ngoài sáng bị ngừng ngay khi xử lý DCMU – chất ức chế quang hợp, và cả khi đưa tế bào vào tối - TÍch lũy β - caroten Để phản ứng với nồng độ NaCl cao, thiếu đạm và nhiệt độ cao, tảo Dunaliella bardawil tích lũy cả glycerol và β - caroten Hàm lượng β - carotentrong trường hợp này có thể tăng lên tới 8... hấp -Sau giai đo thích nghi, cường độ quang hợp giảm đi kèm với việc tăng ạn nhanh cường độ hô hấp Vai trò của tăng hô hấp trong trường hợp này là để cân bằng nồng độ Na+, K+ và tổng hợp các chất tham gia điều hòa áp suất thẩm thấu [1] 2.1.5.4 Ảnh hưởng của pH Nhiều quá trình sinh học bị tác động bởi gía trị pH Tác động này được quan sát rõ nhất tại các thủy vực có mật độ quần thể sinh vật cao như ao . tìm ra môi trường giúp nhân nhanh sinh khối tảo Tetraselmis để sản xuất đại trà là rất cần thiết và đề tài khảo sát môi trường tăng trưởng tối ưu và . VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG TỐI ƯU VÀ KIỂM