Tối ưu điều kiện nuôi loài vi tảo lục haematococcus pluvialis trong hệ thống photobioreactor kín ở quy mô dung tích 20l

Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT -*** NGUYỄN THỊ THU THỦY TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN NI LỒI VI TẢO LỤC HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS TRONG HỆ THỐNG PHOTOBIOREACTOR KÍN Ở QUY MƠ DUNG TÍCH 20L LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Hà Nội, 2012 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật iv 1Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT -*** NGUYỄN THỊ THU THỦY TỐI ƯU ĐIỀU KIỆN NI LỒI VI TẢO LỤC HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS TRONG HỆ THỐNG PHOTOBIOREACTOR KÍN Ở QUY MƠ DUNG TÍCH 20L Chuyên ngành: Khoa học sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Đặng Diễm Hồng Hà Nội, 2012 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật v 2Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 LỜI CẢM ƠN Luận văn tiến hành hỗ trợ đề tài: “Nghiên cứu công nghệ nuôi trồng vi tảo Haematococcus pluvialis cơng nghệ chiết xuất astaxanthin” ThS Ngơ Thị Hồi Thu, phịng Cơng nghệ Tảo, Viện Cơng nghệ sinh học làm chủ nhiệm Đề tài cấp Nhà nước thuộc Chương trình Đề án phát triển Cơng nghệ sinh học nuôi trồng thủy sản Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn quản lý 2010-2012 Trước hết, xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Đặng Diễm Hồng, trưởng phịng Cơng nghệ Tảo, Viện Cơng nghệ sinh học hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện dạy bảo tận tình cho tơi suốt thời gian học tập hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học, Ban lãnh đạo Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật, Ban giám hiệu Trường Đại học Thái Nguyên, thầy cô giáo tham gia giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ cho suốt q trình cơng tác, học tập nghiên cứu Bên cạnh đó, tơi nhận ủng hộ nhiệt tình ý kiến đóng góp anh chị, bạn đồng nghiệp phòng Công nghệ Tảo Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ q báu Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Bộ Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn cấp kinh phí cho đề tài “Nghiên cứu công nghệ nuôi trồng vi tảo Haematococcus pluvialis công nghệ chiết xuất astaxanthin” ThS Ngô Thị Hoài Thu làm chủ nhiệm hỗ trợ cho tơi q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn chủ nhiệm đề tài thành viên tham gia tạo điều kiện giúp q trình thu thập số liệu Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân bên cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hồn thiện luận văn nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q thầy bạn để tơi hồn thành luận văn tốt Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật i 3Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật ii 4Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Viết đầy đủ ASC Ánh sáng cao AST Astaxanthin Chl a Chlorophyll a cs Cộng Ib NA Nanno Aqua OD Optical Density, mật độ quang RM Rudic’s medium SK Sinh khối đơn vị Pound, Ib ≈ 0.45359237 kg Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật iii 5Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng Các thành phần vi tảo lục H pluvialis Bảng Sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín hệ thống hở 43 Bảng Hàm lượng Astaxanthin (Ast), Chlorophyll a (Chl a), tỷ lệ Ast/Chla, sinh khối tươi (SKT), sinh khối khô (SK khô), protein lipid tảo H pluvialis nuôi hệ thống kín 20L 57 Bảng Sinh trưởng tảo H pluvalis hệ thống kín 20L 64 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật iv 6Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình Vòng đời vi tảo H pluvialis Hình Một số mơ hình hệ thống kín ni trồng tảo 22 Hình Sự phân bố ánh sáng lòng ống 28 Hình Đồ thị biểu diễn mối tương quan mật độ tế bào giá trị OD680 44 Hình Sự thay đổi mật độ tế bào H pluvialis hệ thống kín hở 45 Hình Hiện tượng tảo bị bám thành ống hệ thống kín sau 24 45 Hình Tình trạng tảo H pluvialis hệ thống kín có tốc độ sục khí bề mặt khác sau ngày vận hành 46 Hình Sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín 20L với tốc độ sục khí bề mặt 45 cm/s sau ngày ni 47 Hình Sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín có bổ sung mơi trường khác với mật độ ban đầu 0,10 – 0,15 x 106 tế bào/mL 48 Hình 10 Sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín 20L điều kiện bổ sung môi trường chế phẩm NA với mật độ tế bào ban đầu 0,30 x 106 tế bào/mL 49 Hình 11 Dịch ni tảo H pluvialis hệ thống kín 20L ngày khác 50 Hình 12 Sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín sau 10 ngày ni với môi trường 10RM-4X với mật độ ban đầu 0,5 x 106 tế bào/mL 51 Hình 13 Đồ thị tối ưu sinh trưởng vi tảo H pluvialis hệ thống kín 20L 52 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật v 7Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 Hình 14 Tốc độ sinh trưởng đặc trưng (µ) H pluvialis hệ thống kín 20L hai điều kiện nhiệt độ 27-29 33-350C 54 Hình 15 Sinh trưởng tảo H pluvialis sau 16 ngày nuôi hệ thống kín 20L 56 Hình 16 Hàm lượng Astaxanthin (Ast), Chlorophyll a (Chl a), tỷ lệ Ast/Chl a protein tảo H pluvialis nuôi hệ thống kín 20L 58 Hình 17 Hình thái tế bào H pluvialis hệ thống kín 20L chụp kính hiển vi quang học kính hiển vi huỳnh quang sau nhuộm Nile Red 60 Hình 18 Sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20L với chế độ chiếu sáng ASC + UV quang chu kỳ sáng: tối 16:8 62 Hình 19 Ảnh hưởng điều kiện chiếu sáng, mật độ ban đầu chế độ bổ sung môi trường lên sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín 20L 63 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật vi 8Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm sinh học tình hình nghiên cứu, ni trồng loài vi tảo lục Haematococcus pluvialis 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu, đặc điểm phân loại, hình thái phân bố loài vi tảo H pluvialis 1.1.2 Thành phần dinh dưỡng giá trị sử dụng 1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển vi tảo H pluvialis 11 1.1.4 Tình hình ni trồng loài vi tảo H pluvialis giới Việt Nam 16 1.2 Hệ thống kín 19 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kín ni trồng vi tảo 19 1.2.2 Các hệ thống photobioreactor nuôi trồng vi tảo, ưu nhược điểm 19 1.2.3 Các thơng số đánh giá hệ thống kín 23 1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng (nhiệt độ, ánh sáng, nồng độ oxy hịa tan, chế độ sục khí…) 24 1.2.5 Triển vọng ứng dụng hệ thống kín ni trồng vi tảo 32 CHƯƠNG 34 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu 34 2.2 Chuẩn bị giống ban đầu cho ni hệ thống kín 34 2.3 Tối ưu điều kiện nuôi trồng H pluvialis hệ thống kín 20 lít 35 2.3.1 Đánh giá sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít 35 2.3.2 Ảnh hưởng tốc độ sục khí bề mặt lên tính bám tảo H pluvialis 35 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật vii 9Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 2.3.3 Ảnh hưởng mật độ ban đầu chế độ bổ sung môi trường lên sinh trưởng trạng thái tế bào H pluvialis hệ thống kín 20 lít 35 2.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ lên sinh trưởng tảo H pluvialis 36 2.3.5 Ảnh hưởng chế độ chiếu sáng lên sinh trưởng loài vi tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít 37 2.4 Phương pháp nghiên cứu 37 2.4.1 Phương pháp xác định sinh trưởng tảo 37 2.4.2 Tách chiết lipid 38 2.4.3 Phương pháp nhuộm lipid Nile Red (Doan Obbard, 2011) 39 2.4.5 Phương pháp xác định hàm lượng protein nội bào 40 2.4.6 Phương pháp xác định tốc độ sục khí bề mặt 41 2.4.7 Phương pháp xử lý số liệu 41 CHƯƠNG 43 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Đánh giá sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít 43 3.2 Tối ưu điều kiện ni trồng H pluvialis hệ thống kín 20 lít 45 3.2.1 Ảnh hưởng tốc độ sục khí bề mặt lên tính bám H pluvialis 45 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ lên sinh trưởng tảo H pluvialis 53 3.2.4 Ảnh hưởng chế độ chiếu sáng lên sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín 20 lít 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 KẾT LUẬN 66 KIẾN NGHỊ 66 DANH SÁCH CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật viii 10Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 3.2.5 Đánh giá sinh trưởng H pluvialis hệ thống kín 20 lít Các thông số đánh giá sinh trưởng vi tảo lục H pluvialis hệ thống kín 20 lít sau ngày nuôi trồng bảng Bảng Sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít Giá trị Mật độ tế bào đạt (tế bào/mL) 0,9 x 106 Khối lượng sinh khối tươi (g/L) 10 – 12 Năng suất sinh khối tươi (g/L/ngày) 0,37 Năng suất sinh khối tính theo diện tích (g/m2/ngày) 13,36 Chi phí cho ngày ni trồng Chiếu sáng Năng lượng vận hành Mơi trường Hóa chất Nước cất Tổng Chi phí cho 1Kg SKT (đ) Đồng (%) 7455,6 26832,4 1904,0 51000,0 87192 8,5 30,8 2,2 58,5 1294802 Như vậy, với mơ hình ni hệ thống kín 20 lít theo quy trình ni đạt mật độ tế bào 0,9 x 106 tế bào/mL, so với nghiên cứu trước, chưa phải mật độ tế bào cao so với 5-7 x 106 tế bào/mL công bố hệ thống kín lít (Ranjbar, 2008b) có sục khí CO2 chiếu sáng liên tục hay 3,2 x 106 tế bào/mL quy mơ bình 10 lít (Đặng Diễm Hồng cs, 2012) chưa đạt đến mật độ cực đại 1,10 – 2,90 x 106 tế bào/mL hệ thống kín dạng phiến phẳng 17 – 200L (Issarapayup cs., 2011) Tuy nhiên, nay, công bố mật độ trì giới phổ biến 0,4 – 0,5 x 106 tế bào/mL (Issarapayup cs., 2011; Li cs., 2011) Điều phù hợp với kết thí nghiệm thu đây, sau 5-7 ngày nuôi trồng tùy theo mật độ vào giống ban đầu 0,3 - 0,5 x 106 tế bào/mL, quan sát thấy tảo có tượng bám thành ống vị trí ống thấp tương ứng với thời điểm giá trị OD680 đạt 1,384 1,050 Ở ngày tiếp theo, giá Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 64 74Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 trị OD680 tiếp tục tăng tượng tảo bám nhiều Kết giải thích phần lý ni cấy H pluvialis đạt mật độ tế bào cao thông thường, tượng bám dính tảo thành ống làm giảm mật độ thực tế bào đo xuống Do vậy, nên trì mật độ ban đầu mức 0,4 – 0,5 x 106 tế bào/mL đề cập Mật độ tế bào đạt cao tương đương với kết công bố với giới Từ kết thu trên, đưa khuyến cáo nên trì mật độ tế bào khoảng 0,5 – 0,6 x 106 tế bào/mL hệ thống Trên sở đó, chúng tơi đánh giá sơ chi phí sản xuất 1kg sinh khối tươi pha thứ hệ thống trước chuyển sang pha tích lũy astaxanthin ước tính khoảng 1294802 VNĐ (tương ứng 62,2$)(bảng 4) Trong đó, chi phí cho chiếu sáng chiếm 8,5%, cho lượng vận hành 30,8% mơi trường 60,7% Trong đó, hóa chất chiếm 2,2% tổng chi phí cịn 58,5% tổng chi phí cho nước cất pha mơi trường Do vậy, với hệ thống mở rộng quy mơ sử dụng ánh sáng tự nhiên tìm kiếm thay nguồn nước pha môi trường khác rẻ tiền giúp giảm chi phí đáng kể cho việc ni trồng vi tảo lục hệ thống kín dạng ống 20 lít Tóm lại, điều kiện thích hợp cho sinh trưởng loài vi tảo hệ thống kín 20 lít cần có nhiệt độ 27 – 29 0C, mật độ tế bào ban đầu 0,3 – 0,5 x 106 tế bào/mL, hàng ngày cần bổ sung – lít mơi trường RM-4X để trì mật độ 0,5 – 0,6 x 106 tế bào/mL Khi mật độ xuống thấp 0,3 x 106 tế bào/mL, sử dụng phương pháp perfusion để làm tăng nhanh mật độ tế bào Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 65 75Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu trình bày phần trên, chúng tơi rút số kết luận sau: Điều kiện thích hợp cho sinh trưởng loài vi tảo lục H pluvialis hệ thống kín 20 lít mật độ tế bào ban đầu 0,30 – 0,50 x 106 tế bào/mL, nhiệt độ 27-29 0C, chế độ chiếu ánh sáng kết hợp UV với quang chu kỳ sáng: tối 16:8 giờ, chế độ bổ sung môi trường theo mật độ tế bào gieo ban đầu Nuôi thành công lồi vi tảo hệ thống kín 20 lít quy mơ phịng thí nghiệm, với tỷ lệ Astaxanthin/Chlorophyll a có xu hướng ổn định mức 0,3 – 0,4; hàm lượng lipid đạt gần 8% sinh khối khô; hàm lượng protein có xu hướng tăng dần lên đến 63 pg/tế bào Mật độ tế bào đạt 0,9 x 106 tế bào/mL, suất đạt 10-12 g/L, tương ứng với sinh khối tảo đạt 13,36 g/m2/ngày KIẾN NGHỊ Mở rộng quy mô nuôi trồng tảo H pluvialis cấp độ hệ thống kín lớn (50, 100, 200 lit…) để cung cấp đủ sinh khối tảo Tìm kiếm thay nguồn nước khác rẻ tiền để pha môi trường nuôi thay nước cất nhằm giảm chi phí điều kiện phịng thí nghiệm Nghiên cứu hồn thiện quy trình chuyển pha sinh khối loài vi tảo để đạt hàm lượng astaxanthin cao Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 66 76Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 DANH SÁCH CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ Đặng Diễm Hồng, Đinh Thị Ngọc Mai, Bùi Đình Lãm, Lưu Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Thủy, Nguyễn Cẩm Hà, Lê Thị Thơm, Đinh Đức Hoàng, Hoàng Thị Lan Anh, Ngơ Thị Hồi Thu (2012) Ảnh hưởng kết hợp nồng độ nitrate chế độ chiếu sáng lên sinh trưởng vi tảo Haematococcus pluvialis Tạp chí Sinh học, 34(4) (đang in) Đinh Đức Hoàng, Lưu Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Thủy, Đặng Diễm Hồng (2011) Nghiên cứu thay đổi hình thái tế bào, hàm lượng sắc tố protein nội bào vòng đời vi tảo lục Haematococcus pluvialis nuôi cấy điều kiện phịng thí nghiệm Tạp chí Sinh học, 33(1): 5966 Đặng Diễm Hồng, Đinh Đức Hoàng, Nguyễn Thị Thủy, Hồng Thị Lan Anh (2010) Lựa chọn mơi trường tối ưu để nuôi trồng vi tảo lục Haematococcus pluvialis giàu astaxanthin Tạp chí Sinh học, 32(2): 4353 Ngơ Thị Hoài Thu, Đinh Đức Hoàng, Nguyễn Thị Thu Thủy, Đặng Diễm Hồng (2010) “Khả chống chịu với điều kiện môi trường nuôi bất lợi chủng vi tảo biển Nannochloropsis oculata phân lập từ vùng biển Việt Nam Singapore” Tạp chí Cơng nghệ Sinh học, 8(3b): 17311737 Phạm Văn Cường, Nguyễn Thị Thu Thủy (2008) “Nghiên cứu đặc tính nơng sinh học số giống kê” Tạp chí Khoa học phát triển, 6(6): 497-504 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 67 77Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Đinh Đức Hoàng, Lưu Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Thủy Đặng Diễm Hồng (2011) Nghiên cứu thay đổi hình thái tế bào, hàm lượng sắc tố protein nội bào vòng đời vi tảo lục Haematococcus pluvialis ni cấy điều kiện phịng thí nghiệm Tạp chí Sinh học, 33(1): 59-66 Đặng Diễm Hồng, Đinh Đức Hoàng, Nguyễn Thị Thủy Hoàng Thị Lan Anh (2010) Lựa chọn môi trường tối ưu để nuôi trồng vi tảo lục Haematococcus pluvialis giàu astaxanthin Tạp chí Sinh học, 32(2): 43-53 Đặng Diễm Hồng, Đinh Thị Ngọc Mai, Bùi Đình Lãm, Lưu Thị Tâm, Nguyễn Thị Thu Thủy, Nguyễn Cẩm Hà, Lê Thị Thơm, Đinh Đức Hồng, Hồng Thị Lan Anh Ngơ Thị Hồi Thu (2012) Ảnh hưởng kết hợp nồng độ nitrate chế độ chiếu sáng lên sinh trưởng vi tảo Haematococcus pluvialis Tạp chí sinh học, 34(4): (đang in) Nguyễn Thị Hường, Nguyễn Văn Mùi Nguyễn Thị Hoài Hà (2008) Nghiên cứu tách chiết astaxanthin chủng vi tảo Haematocococcus phân lập Việt Nam Kỷ yếu hội nghị khoa học tồn quốc lần thứ IV, hóa sinh sinh học phân tử phục vụ nông, sinh, y học cơng nghiệp thực phẩm: 819-822 Hồng Văn Quý Nguyễn Cảnh Cầm (2009) Bài tập thủy lực – Tập NXB Xây dựng: 290tr Vĩnh Khang (2007) Kỹ thuật ni chăm sóc loại cá đẹp: cỏ cảnh, cỏ La Hán NXB Thanh Niên: 320tr Đặng Thị Sy (2005) Tảo học NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội: 185tr Tài liệu tiếng Anh Birmingham BC, Coleman JR and Colman B (1982) Measurement of photorespiration in algae Plant Physiol., 69: 259-262 Bligh EG and Dyer WJ (1959) A rapid method of total lipid extraction and purification Can J Biochem Physiol., 37: 911-917 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 68 78Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 10 Bold HV and Wynne MJ (1985) Introduction to the algae Prentice Hall INC 2nd: 16-17 11 Briassoulis D, Panagakis P, Chionidis M, Tzenos D, Lalos A, Tsinos C, Berberidis K and Jacobsen A (2010) An experimental helical-tubular photobioreactor for continuous production of Nannochloropsis sp Bioresour Technol., 101: 6768-6777 12 Carvalho AP, Meireles LA and Malcata FX (2006) Microalgal reactors: A Review of enclosed system designs and performances Biotechnol Prog., 22: 1490-1506 13 Carvalho AP, Silva SO, Baptista JM and Malcata FX (2011) Light requirements in microalgal photobioreactors: an overview of biophotonic aspects Appl Microbiol Biotechnol., 89: 1275-1288 14 Catawatcharakul N (1994) Development of a tubular photobioreactor for mass cultivation of Spirulina platensis Master thesis of King Mongkut’s Institute of Technology Thonburi: 149pp 15 Chaumont D (1993) Biotechnology of algal biomass production: a review of systems for outdoor mass culture J Appl Phycol., 5: 593-604 16 Choi SL, Suh IS and Lee CG (2003) Lumostatic operation of bubble column photobioreactors for Haematococcus pluvialis cultures using a specific light uptake rate as control parameter Enzyme Microb Technol., 33: 403-409 17 Choi YE, Jun YS and Park JM (2002) Evaluation of factors promoting astaxanthin production by a unicellular green alga, Haematococcus pluvialis, with fractional factorial design Biotechnol Prog., 18: 1170-1175 18 Chris HJ and Thomas DN (2011) Energy efficiency of an outdoor microalgal photobioreactor sited at mid-temperate latitude Bioresour Technol., 102: 6687-6695 19 Ciapara H, Valenzuela F and Goycoolea FM (2006) Astaxanthin: A review of its chemistry and applications Crit Rev Food Sci Nutr., 46: 185196 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 69 79Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 20 Coleman RJ and Colman B (1980) Effect of oxygen and temperature on the efficiency of photosynthetic carbon assimilation in two microscopic algae Plant Physiol., 65: 980-983 21 Dean B (1899) On Haematococcus F.H Herrick Science, 9(218): 319320 22 Del Campo JA, Garcia-Gonzalez and Miguel GG (2007) Outdoor cultivation of microalgae for carotenoid production: current state and perspectives Appl Microbiol Biotechnol., 74: 1163-1174 23 Del Rio E, Acien FG, Garcia-Malea MC, Rivas, Molina-Grima E and Guerrero MG (2005) Efficient one-step production of astaxanthin by the microalga Haematococcus pluvialis in continuous culture Biotechnol Bioeng., 91(7): 808-815 24 Doan TTY and Obbard JP (2011) Improved Nile Red staining of Nannochloropsis sp., J Appl Phycol., 23(5): 895-901 25 Doucha J, Straka F and Livansky K (2005) Utilization of flue gas for cultivation of microalgae (Chlorella sp.) in an outdoor open thin-layer photobioreactor J Appl Phycol., 17(5): 403-412 26 Fan L, Vonshak A and Boussiba S (1994) Effect of temperature and irradiance on growth of Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae) J Phycol., 30: 829- 833 27 FAO (2010) Review paper Algae-based biofuels: applications and coproducts FAO Aquatic Biofuels Working Group ISBN 978-92-5-106623-2: 107 pp 28 Fedrick JF (1970) Phylogeny and morphogenesis in the algae Science, 169: 403-404 29 Fisher AW (1956) Engineering for algae culture In proceedings of the world symposium on applied solar energy Stanford Research Institute, Menlo Park (California): 243-253 30 Gao QT and Cui ZQ (2004) The application of astaxanthin and its commercial production Sea-lake salt and chemical industry 06: DOI: CNKI:SUN:HHYH.0.2004-06-009 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 70 80Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 31 Garcia -Malea MC, Acien FG, Fernandez JM, Ceron MC and Molina E (2006) Continuous production of green cells of Haematococcus pluvialis: Modeling of the irradiance effect Enzyme Microb Technol., 38: 981-989 32 Garofalo R (2009) Algae and aquatic biomass for a sustainable production of 2nd generation biofuels AQUAFUEL FP7 – 241301-2 Coordination Action FP7-ENERGY-2009-1 33 Gong XD (1997) Optimisation and modeling of the growth and astaxanthin formation of Haematococcus pluvialis PhD thesis of Univesity of Hongkong: 200pp 34 Grobbelaar JU (1991) The influence of light/dark cycles in mixed algal cultures on their productivity Bioresour Technol., 38: 189-194 35 Grobbelaar JU (1994) Turbulence in mass algal cultures and the role of light/dark fluctuations J Appl Phycol., 6: 331-335 36 Grobbelaar JU, Nedbal L and Tichy V (1996) Influence of high frequency light/dark fluctuations on photosynthetic characteristics of microalgae photoacclimated to different light intensities and implications for mass algal cultivation J Appl Phycol., 8: 335-343 37 Guerin M, Huntley ME and Olaizola M (2003) “Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition” Trends Biotechnol., 21(5): 210-216 38 Hall DO, Fernandez FGA, Guerrero EC, Rao KK and Molina GE (2003) Outdoor helical tubular photobioreactors for microalgal production: Modeling of fluid-dynamics and mass transfer and assessment of biomass productivity Biotechnol Bioeng., 82(1): 62-73 39 Imamoglu E, Sukan FA and Dalay MC (2007) Effect of Different Culture Media and Light Intensities on Growth of Haematococcus pluvialis Internat J Natur Eng Sci., 1(3): 05-09 40 Issarapayup K, Powtongsook S and Pavasant P (2011) Economical review of Haematococcus pluvialis culture in flat-panel airliftphotobioreactors Aquacult Eng., 44: 65-71 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 71 81Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 41 Janssen M (2002) Cultivation of microalgae: effect of light/dark cycles on biomass yield Thesis Waageningen University Ponsen and Looijen BV, Wageningen, The Netherlands: 184 pp 42 Jaouen P, Vandanjon L and Quemeneur F (1999) The shear stress of microalgal cell suspensions (Tetraselmis suecica) in tangential flow filtration systems: the role of pumps Bioresour Technol., 68: 149-154 43 Johnson EA and An GH (1991) Astaxanthin from microbial sourses Crit Rev Biotechnol., 11: 297-326 44 Johnson EA (2003) Phaffia rhodozyma: colorful odyssey Int Microbiol., 6(3): 169-174 45 Kaewpintong K (2004) Cultivation of Haematococcus pluvialis in airlift bioreactor Master thesis of Chulalongkorn University: 113pp 46 Kang CD and Sim SJ (2008) Direct extraction of astaxanthin from Haematococcus culture using vegetable oils Biotechnol Lett., 30: 441–444 47 Katsuda T, Abdolmajid L, Kazumichi S and Katoh S (2004) Astaxanthin production by Haematococcus pluvialis under illumination with LEDs Enzyme Microb Technol., 35: 81-86 48 Katsuda T, Shimahara K, Shiraishi H, Yamagami K, Ranjbar R and Katoh S (2006) Effect of Flashing Light from Blue Light Emitting Diodes on Cell Growth and Astaxanthin Production of Haematococcus pluvialis J Biosci Bioeng., 102(5): 442-446 49 Kim AF (2009) Effects of different aeration conditions on Isochrysis galbana (T-ISO) CCMP 1324 in a bench-scale photobioreactor A Thesis presented to the Faculty of the Graduate School of Cornell University: 58pp 50 Kobayashi M, Kakizono T and Nagai S (1993) Enhanced carotenoid biosynthesis by oxidative stress in acetate induced cyst cell of green unicellular alga, Haematococcus pluvialis Appl Environ Microbiol., 59(3): 867-873 51 Kobayashi M, Kakizono T, Nishio N and Nagai S (1992) Effects of light intensity, light quality, and illumination cycle on astaxanthin formation in a green alga, Haematococcus pluvialis J Ferment Bioeng., 74: 61-63 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 72 82Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 52 Lee YK and Ding SY (1995) Effect of dissolved oxygen partial pressure on the accumulation of astaxanthin in chemostat cultures of Haematococcus lacustris (Chlorophyta) J Phycol., 31: 922-924 53 Lee CG and Palsson BO (1995) Continuous medium perfusion leads to long-term cell viability and oxygen production in high-density photobioreactors Biotechnol Lett., 17(11): 1149-1154 54 Li I, Zhu D, Niu J, Shen S and Wang G (2011) An economic assessment of astaxanthin production by large scale cultivation of Haematococcus pluvialis Biotechnol Adv., 29: 568-574 55 Lopez MC, Garcıa-Malea, Sanchez E, Del Rıo, Lopez JL, Casas, Fernandez FGA, Fernandez JM, Sevilla, Rivas J, Guerrero MG and Molina EG (2006) Comparative analysis of the outdoor culture of Haematococcus pluvialis in tubular and bubble column photobioreactors J Biotechnol., 123: 329-342 56 Lorenz RT (1999) A Technical Review of Haematococcus Algae NatuRoseTM Technical Bulletin #060: 12pp 57 Lorenz RT and Cysewski GR (2000) Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin Trends Biotechnol., 18: 160-167 58 Lovatelli A and Chen J (2009) Use of environmental friendly feed additives and probiotics in Chinese aquaculture FAO Aquaculture Newsletter 42: 32 – 35 59 Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AR and Randall RJ (1953) Protein measurement with the folin phenol reagent J Biol Chem., 193: 265-275 60 Markl H and Mather M (1985) Mixing and aeration of shallow opend ponds Arch Hydrobiol Beih., 20: 85-93 61 Molina E, Fernandez J, Acien FG and Chisti Y (2001) Tubular photobioreactor design for algal cultures J Biotechnol., 92: 113-131 62 Molina GE, Fernandez AFG, Garcia FC, Camacho FR and Chisti Y (2000) Scale-up of tubular photobioreactors J Appl Phycol., 12: 355-368 63 Olaizola M (2000) Commercial production of astaxanthin from Haematococcus pluvialis using 25,000-liter outdoor photobioreactors J Appl Phycol., 12: 499-506 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 73 83Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 64 Oncel SS, Imamoglu E, Gunerken E and Sukan FV (2011) Comparison of different cultivation modes and light intensities using mono-cultures and co-cultures of Haematococcus pluvialis and Chlorella zofingiensis J Chem Technol Biotechnol., 86: 414-420 65 Otis CH (1928) Discusstion and correspondence the viability of algae Science, 68 (1754): 134-135 66 Park EK and Lee CG (2001) Astaxathin production by Haematococcus pluvialis under various light intensities and wavelengths J Microbiol Biotechnol., 11(6): 1024-1030 67 Pirt SJ, Lee YK, Walach MR, Pirt MW, Balyuzi HHM and Bazin MJ (1983) A tubular bioreactor for photosynthetic production of biomass from carbon dioxide: Design and performance J Chem Tech Biotechnol., 33b: 35-58 68 Posten C (2009) Design principles of photo-bioreactors for cultivation of microalgae Eng Life Sci., 9(3): 165-177 69 Powtongsook S, Kaewpintong K, Shotipruk A and Pavasant P (2006) Effect of superficial gas velocity on growth of the green microaiga Haematococcus pluvialis in airlift photobioreactor Stud Surf Sci Catal., 159: 481-484 70 Proctor VW (1957) Some Controlling Factors in the Distribution of Haematococcus pluvialis Ecology, 38(3): 457-462 71 Ranjbar R, Inoue R, Shiraishi H, Katsuda T and Katoh S (2008a) Hight efficiency production of astaxanthin by autotrophic cultivation of Haematococcus pluvialis in a bubble column photobioreactor Biochem Eng J., 39: 575-580 72 Ranjbar R, Inoue R, Katsuda T, Yamaji H and Katoh S (2008b) High efficiency production of astaxanthin in an airlift photobioreactor J Biosci Bioeng 116(2): 204-207 73 Richmond A (1991) Large scale microalgal culture and applications Prog Phycol Res Bristol, 7: 269-330 74 Rubio FC, Fernandez AFG, Perez SJA, Camacho GF and Molina EG (1999) Prediction of dissolved oxygen and carbon dioxide concentration Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 74 84Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 profiles in tubular photobioreactors for microalgal culture Biotech Bioeng., 62(1): 71-86 75 Sandnes JM, Kallqvist T, Wenner D and Gislerod HR (2005) Combined influence of light and temperature on growth rates of Nannochloropsis oceanica: linking cellular responses to large-scale biomass production J Appl Phycol., 17: 515-525 76 Sato T, Usui S, Tsuchiya Y and Kondo Y (2006) Invention of outdoor closed type photobioreactor for microalgae Energy Convers Manage., 47(6): 791-799 77 Schmidt I, Schewe H, Gassel S, Jin C, Buckingham J, Humberlin M, Sandmann G and Schrader J (2011) Biotechnological production of astaxanthin with Phaffia rhodozyma/Xanthophyllomyces dendrorhous Appl Microbiol Biotechnol., 89: 555-571 78 Sheikhzadeh N, Tayefi-Nasrabadi H, Oushani AK and Enferadi NMH (2012) Effects of Haematococcus pluvialis supplementation on antioxidant system and metabolism in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) Fish Physiol Biochem., 38: 413-419 79 Sierra E, Acien FG, Fernandez AJM, Garcia JL, Gonzalez C and Molina- Grima E (2008) Characterization of a flat plate photobioreactor for the production of microalgae Chem Eng J., 138(1-3): 136-147 80 Smith GM (1950) The fresh-water algae of the United States Science, 113: 457-458 81 Spalding MH (2008) Microalgal carbondioxide concentrating mechanisms: Chlamydomonas inorganic carbon transporters J Exp Bot., 59: 1463-1473 82 Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E and Isambert A (2006) Commercial applications of microalgae J Biosci Bioeng., 101: 87-96 83 Strickland JDH and Parsons TR (1977) A Practical Handbook of Seawater Analysis Fish Res Board Can Bull., 167: 320 pp 84 Tababa HG, Seishiro H and Kazuyuki I (2012) Media optimization of Parietochloris incisa for arachidonic acid accumulation in an outdoor vertical tubular photobioreactor J Appl Phycol., 24(4): 887-895 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 75 85Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 85 The Marine Harvest Salmon Industry Handbook (2010) Salmon Farming Industry Handbook 2010: 68pp 86 Torzillo G, Pushparaj B, Bocci F, Balloni W, Materassi R and Florenzano G (1986) Production of Spirullina biomass in closed photobioreactors Biomass, 11: 61-64 87 Torzillo G, Sacchi A, Materassi R and Richmond A (1991) Effect of temperature on yield and night biomass loss in Spirulina platensis grown outdoors in tubular photobioreactors J Appl Phycol., 3: 103-109 88 Tredici and Materassi (1992) From open ponds to vertical alveolar panels: the Italian experience in the development of reactors for the mass cultivation of phototrophic microorganisms J Appl Phycol., 4: 221-231 89 Tripathi U, Sarada R and Ravishankar GA (2002) Effect of culture condition on growth of green alga Haematococcus pluvialis and astaxanthin production Acta Physiol Plant., 24: 324-329 90 Ugwu CU, Aoyagi H and Uchiyama H (2008) Photobioreactors for mass cultivation of algae Bioresour Technol., 99: 4021-4028 91 Vega-Estrada, Montes-Horcasitas JMC, Dominguez-Bocanegra AR and Canizares-Villanueva RO (2005) Haematococcus pluvialis cultivation in split-cylinder internal-loop airlift photobioreactor under aeration conditions avoiding cell damage Appl Microbiol Biotechnol., 68: 31-35 92 Vinegla B, Segovia M and Figueroa F (2006) Effect of artificial UV radiation on carbon and nitrogen metabolism in the macroalgae Fucus spiralis L and Ulva olivascens Dangeard Hydrobiologia, 560: 31-42 93 Watanabe Y and Hall DO (1996) Photosynthetic production of the filamentous cyanobacterium Spirulina platensis in a cone-shaped helical tubular photobioreactor Appl Microbiol Biotechnol., 44: 693-698 94 Zhang K, Miyachi S and Kurano N (2001) Evaluation of a vertical flatplate photobioreactor for outdoor biomass production and carbon dioxide bio-fixation: effect of reactor dimensions, irradiation and cell concentration on the biomass productivity and irradiation utilization efficientcy Appl Microbiol Biotechnol., 55: 428-433 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 76 86Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 95 Zittelli GC, Liliana R, Natascia B and Tredici MR (2006) Productivity and photosynthetic efficiency of outdoor cultures of Tetraselmis suecica in annular columns Aquaculture, 261: 932-943 Tài liệu trang web 96 Tổng cục Thủy sản: http://www.tongcucthuysan.gov.vn 97 Viện nghiên cứu thủy sản II: http://www.vienthuysan2.org.vn/?do=news&act=detail&id=234 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 77 87Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Sinh học Nguyễn Thị Thu Thủy-CHK14 PHỤ LỤC PHỤ LỤC : THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG C STT 10 Thành phần Thể tích (1L) Distilled water Tris Ca(NO3)2.4H2O KNO3 Na2Glycerophasphate MgSO4.7H2O VTM B12 Biotin Thiamine HCl PIV metals 963 ml 0,5 g 15 ml 10 ml ml ml 0,1 ml 0,1 ml 0,1 ml ml Khối lượng (1L) 0,5g 150 mg 100 mg 50 mg 40 mg 0,1 µg 0,1 µg 10 µg ml PHỤ LỤC : THÀNH PHẦN MÔI TRƯỜNG RM STT 10 11 12 13 14 Thành phần NaNO3 K2HPO4 KH2PO4 MgSO4.7 H2O CaCl2.2 H2O EDTA NaCl H3BO3 MnSO4.H2O ZnSO4.7 H2O (NH4)6Mo7O24.4 H2O CuSO4.5H2O Co(NO3)2.6H2O FeCl3.6H2O Lượng dùng (mg) 100 ml 500 ml lít 30 150 300 40 80 10 20 10 5.85 29,25 58,5 0,75 3,75 7,5 10 20 0,03 0,15 0,3 0,15 0,75 1,5 0,01 0,05 0,1 0,03 0,15 0,3 0,008 0,04 0,08 0,026 0,13 0,26 1,7 8,5 17 Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật 78 88Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... ? ?Tối ưu điều kiện ni lồi vi tảo lục Haematococcus pluvialis hệ thống photobioreactor kín quy mơ dung tích 20 lít” Mục tiêu đề tài đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng suất vi tảo H pluvialis. .. trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít 43 3.2 Tối ưu điều kiện nuôi trồng H pluvialis hệ thống kín 20 lít 45 3.2.1 Ảnh hưởng tốc độ sục khí bề mặt lên tính bám H pluvialis 45 3.2.3 Ảnh hưởng... đầu cho ni hệ thống kín 34 2.3 Tối ưu điều kiện nuôi trồng H pluvialis hệ thống kín 20 lít 35 2.3.1 Đánh giá sinh trưởng tảo H pluvialis hệ thống kín 20 lít 35 2.3.2 Ảnh hưởng tốc độ sục