II. Tổng quan về vi tảo lục H.pluvialis
4. Một số mụ hỡnh nuụi trồng H.pluvialis trờn thế giới
Dựa trờn cỏc kết quả nghiờn cứu thu được về đặc điểm sinh học và chu trỡnh sống của H. pluvialis, cỏc nhà cụng nghệ đó khụng ngừng cải tiến thiết kế những hệ thống nuụi phự hợp nhằm đưa ra được cỏc điều kiện tối ưu húa cho quỏ trỡnh sinh trưởng cũng như hỡnh thành astaxanthin. Cỏc hệ thống nuụi cấy chủ yếu dựa vào quỏ trỡnh sinh trưởng hai pha của H. pluvialis. Ở pha sinh trưởng, yờu cầu cỏc yếu tố mụi trường phải đảm bảo cho tế bào luụn ở trạng thỏi sinh dưỡng và tăng sinh khối tối đa. Cũn ở pha tớch lũy astaxanthin, một trong cỏc yếu tố mụi trường nuụi cấy trở thành yếu tố giới hạn chớnh và dẫn tới cảm ứng quỏ trỡnh sinh tổng hợp astaxanthin được tăng lờn rất nhiều lần so với ở pha nuụi cấy ban đầu.
Ở quy mụ nhỏ, phũng thớ nghiệm, người ta đó chế tạo cỏc hệ thống ống nuụi kớn cú chiếu sỏng nhõn tạo, hệ thống sục khớ và đảo trộn khớ nhằm tối ưu húa khả năng tiếp xỳc giữa tế bào với mụi trường Vớ dụ như hệ thống photobioreactor nuụi .
cấy dạng 2 lớp cho do tỏc giả In Soo Suh và cộng sự (2006) đưa ra (hỡnh 5).
Hỡnh 5. Hệ thống bioreactor dạng 2 lớp cú sục khớ và chiếu sỏng. a: ảnh chụp bề ngoài; b: Cấu tạo; c: Cấu tạo nhỡn từ đỉnh của hệ thống. 1 Vỏ: trong, 2: ỏo ngoài, Vỏ
3: Đốn; i: Cổng truyền chủng, ii: ổng lấy mẫu, iii: Cổng tiếp mụi trường, iv: Cổng C
Viện CNSH & Thực phẩm 27 Luận văn thạc sỹ khoa học
Hệ thống nuụi cấy được chỉ ra trờn hỡnh 5 đó cho thấy đõy là một hệ thống bảo đảm tối ưu nhất cho nuụi trồng 2 pha loài tảo nờu trờn nhằm mục đớch tạo astaxanthin với hàm lượng cao nhất. Cường độ ỏnh sỏng tối ưu cho tớch lũy
astaxanthin là 770±20 àEmP −2 P sP −1 P , chế độ sục khớ 100mL/phỳt và cú bổ sung 5%
COR2R, nhiệt độ được duy trỡ ở 25P0 P
C. Với hệ thống nuụi cấy trờn, mật độ tế bào đạt tới
4,3x10P 5
Ptế bào/ml. Bờn cạnh đú hàm lượng astaxanthin cũng đạt đến 5,78% trọng lượng khụ.
Hỡnh 6 là hỡnh ảnh minh họa cho thấy hệ thống nuụi H. pluvialistrờn quy mụ
lớn của tập đoàn Cyanotech (Mỹ). Đõy là hệ thống hồ nuụi hở với quy mụ rộng lớn
Hỡnh 6. Hệ thống hồ nuụi H. pluvialis 500 nghỡn lớt của tập đoàn
Viện CNSH & Thực phẩm 28 Luận văn thạc sỹ khoa học
để sản xuất astaxanthin trờn quy mụ cụng nghiệp từ H.pluvialis theo kiểu nuụi cấy 2 pha. Đầu tiờn, tảo được nuụi cấy dưới điều kiện tối ưu cho sinh trưởng như nhiệt độ, pH, ỏnh sỏng và mụi trường dinh dưỡng. pH được điều chỉnh một cỏch tự động nhờ vào đầu đo điện từ và chế độ sục và cung cấp COR2R dựa vào nhu cầu thực tế của tảo.
Nhiệt độ cũng được điều chỉnh tự động bằng đầu điện cực và nhiệt kế. Khi tế bào đó đạt mật độ tối đa, quỏ trỡnh nuụi cấy được chuyển sang pha 2. Khi đú, người ta tiến hành thay đổi một số yếu tố về mụi trường cũng như một trong cỏc thành phần dinh dưỡng của mụi trường nuụi tảo. Một trong những yếu tố quan trọng để cảm ứng thỳc đẩy quỏ trỡnh hỡnh thành astaxanthin đú là gõy thiếu hụt nguồn nito hoặc photpho trong mụi trường dinh dưỡng của chỳng, đồng thời tăng cường độ chiếu sỏng và nõng pH cao. Hoặc người ta cú thể thờm vào mụi trường một lượng NaCl,
CHR3RCOONa, FeP3+ P
…nhất định. Chỉ cần sau 3 ngày tiến hành stress mụi trường, tế bào bắt đầu quỏ trỡnh tớch lũy astaxanthin. Từ 3 5 ngày với hệ thống nuụi nờu trờn, -
hàm lượng astaxanthin cú thể đạt tới 1,5 3,0% trọng lượng khụ. Khi đú cũng cú –
thể tiến hành thu hoạch sinh khối tảo cho giai đoạn tỏch chiết sản phẩm (Lorenz và cs., 2000). Một số hỡnh ảnh cụng nghệnuụi trồng H.pluvialis được ch ra trờn hỡnh 7, ỉ
8, 9 và 10.