KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phương pháp hoạt hóa giống
3.6.Khảo nghiệm các phương pháp thu hoạch 1 Thu hoạch bằng phương pháp lọc thủ công
Trong quá trình làm thí nghiệm nhận thấy Spirulina platensis là một trong những đối tượng có thể thu hoạch bằng cách lọc do có kích thước tương đối. Có thể nói lọc là phương pháp thu hoạch tảo vừa tiện lợi, vừa dễ thực hiện, mà chi phí lại rẻ.
Bảng 3.1: Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy được thu hoạch bằng phương pháp lọc thủ công
Đợt thí nghiệm Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy (g/l) Mẫu nuôi ARK Mẫu nuôi ARH
Đợt 1 11,23 14,00
Đợt 2 10,31 13,50
Đợt 3 12,06 14,12
Qua bảng 3.1. ta thấy mẫu nuôi cấy hở có sục khí cho khối lượng sinh khối tảo trong 1 lít dịch sinh khối nhiều hơn mẫu nuôi kín không sục khí trung bình là 2,67g/l. Phương pháp này cho hiệu quả tương đối nhưng tốn nhiều thời gian.
3.6.2. Thu hoạch bằng phương pháp lọc có bơm chân không
Vì khi lọc bằng vải lọc thì tảo vẫn có thể đi qua được lớp vải lọc, do đó hiệu quả lọc không cao, còn khi lọc bằng giấy lọc thì tảo được giữ lại gần như hoàn toàn trên giấy lọc nhưng nếu lọc như thế thì sẽ tốn rất nhiều thời gian, chính vì như thế nên chúng tôi tiến hành lọc bằng giấy lọc dưới trọng lực có bơm chân không. Thực nghiệm ta thu được kết quả như bảng 3.2.
Bảng 3.2: Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy được thu hoạch bằng phương pháp lọc có sử dụng bơm chân không
Đợt thí nghiệm Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy (g/l) Mẫu nuôi ARK Mẫu nuôi ARH
Đợt 1 18,23 20,09
Đợt 2 18,31 19,98
Đợt 3 17,86 20,12
Qua bảng 3.1. và bảng 3.2. ta thấy hiệu quả thu hoạch có bơm chân không lớn hơn nhiều so với lọc thủ công. Đối với mẫu ARK khi thu hoạch bằng phương pháp thủ công thì khối lượng tươi đạt trung bình qua 3 đợt thí nghiệm chỉ là 11,2g/l còn với phương pháp lọc có bơm chân không thì đạt tới 18,13g/l. Đối với mẫu ARH khi thu hoạch bằng phương pháp thủ công có khối lượng tươi trung bình qua 3 đợt thí nghiệm là 13,87 còn phương pháp có bơm chân không đạt
20,06g/l. Tóm lại phương pháp lọc có bơm chân không lớn hơn phương pháp lọc thủ công trung bình là 7g/l.
3.6.3. Thu hoạch bằng chất keo tụ và tuyển nổi
Nhiều nhà khoa học đã sử dụng thành công phương pháp kết tụ và tuyển nổi để thu hoạch tảo. Theo phương pháp này đầu tiên người ta cho phèn (là chất kết tụ) để kết tụ tảo lại sau đó sục không khí vào để các cụm kết tủa đó nổi lên và được vớt ra ngoài.
Bảng 3.3: Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy được thu hoạch bằng chất keo tụ và tuyển nổi
Đợt TN Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy (g/l) Mẫu nuôi ARK Mẫu nuôi ARH
Al2(SO4)3 AlCl3 Al2(SO4)3 AlCl3
Đợt 1 15,23 13,98 17,39 17,00
Đợt 2 14,47 14,09 17,30 16,09
Đợt 3 15,02 14,20 17,45 16,67
Qua bảng 3.3. ta thấy lượng sinh khối tươi ở mẫu nuôi hở cho kết quả lớn hơn mẫu nuôi kín không sục khí. Và hiệu quả keo tụ và thu hoạch của Al2(SO4)3 cao hơn AlCl3. Hiệu quả thu hoạch của Al2(SO4)3 qua 3 đợt thí nghiệm đạt trung bình 14,91 đối với mẫu nuôi kín và đạt 17,38 đối với mẫu nuôi hở có sục khí. Còn hiệu quả của AlCl3 đạt 14,09 đối với mẫu nuôi kín và đạt 16,59 đối với mẫu nuôi hở có sục khí.
Theo kết quả thu được và theo lý thuyết ta có thể cho rằng khối lượng tảo khi thu hoạch bằng Al2(SO4)3 lớn hơn khi thu hoạch bằng AlCl3 có thể là do khối lượng hóa chất còn trong sinh khối tảo. Vì SO42- có khối lượng phân tử lớn hơn Cl-. Ta cũng không thể loại bỏ khả năng hiệu quả thu hoạch cao hơn của Al2(SO4)3.
Tuy nhiên, theo phương pháp này phải tiêu tốn khá nhiều hoá chất (liều lượng phèn tới 70- 100 mg/1 lít dung dịch), do hàm lượng phèn cao như vậy trong sản phẩm có thể gây độc hại đối với các động vật nuôi.
3.6.4. Thu hoạch bằng phương pháp tự kết tủa
Tự kết tủa là hiện tượng lắng đọng tảo sau một thời gian nuôi cấy do độ pH tăng lên rất cao. Vì tảo tiêu thụ CO2 nên độ pH tăng lên dần dẫn tới việc kết tủa của hydroxyt magie (Mg(OH)2) và carbonatcanxi (CaCO3) sẽ kéo theo tảo lắng xuống.
Bảng 3.4: Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy được thu hoạch bằng phương pháp tự kết tủa
Đợt thí nghiệm Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy (g/l) Mẫu nuôi ARK Mẫu nuôi ARH (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đợt 1 6,23 7,09
Đợt 2 6,31 6,98
Đợt 3 6,86 7,12
Qua bảng 3.4. ta thấy hiệu quả thu hoạch bằng phương pháp này rất thấp. Chỉ đạt khối lượng trung bình qua 3 đợt thí nghiệm là 6,47g/l đối với mẫu nuôi kín không sục khí và đạt 7,06g/l đối với mẫu nuôi hở có sục khí.
Việc thu hoạch tảo theo phương pháp này có một số nhược điểm: do thu hoạch bằng lắng trọng lực dẫn tới yêu cầu phải tuyệt đối tĩnh, nhiệt độ và thời tiết có thể ảnh hưởng tới việc tăng cao pH do đó ảnh hưởng tới việc lắng đọng tảo, mặt khác theo phương pháp này cần một diện tích khá rộng.
SVTH: Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: TS. Đặng Đức LongHình 3.10. Mẫu tảo tự kết tủa do độ pH tăng trong quá trình nuôi cấy A. Nuôi trong môi trường Zarrouk B. Nuôi trong môi trường rỉ đường
3.6.5. Thu hoạch bằng phương pháp siêu âm
Trước khi tiến hành siêu âm, ta tiến hành đếm số lượng tế bào có trong dịch nuôi cấy ban đầu và sau siêu âm ta cũng đếm số lượng tế bào trong dịch sau siêu âm để từ đó xác định được hiệu quả thu hoạch bằng siêu âm.
Bảng 3.5. Số lượng tế bào của các chủng nuôi cấy trước khi xử lý siêu âm
Điều kiện nuôi cấy Số lượng tế bào (106 tế bào/ lít)
Nuôi trong bình kín 1341
Nuôi hở có sục khí 1759
Kết quả sau khi xử lý siêu âm
Tiến hành thí nghiệm siêu âm thu hoạch tảo vào cuối pha logarit. Do không có thiết bị siêu âm nào khác nên chỉ sử dụng máy siêu âm hiệu Elmasonic S300H Lắc đều mẫu trước khi cho vào bình tam giác với các mức thể tích 50 và 100ml. Ứng với mỗi mức thể tích tiến hành xử lý siêu âm lần lượt ở các khoảng thời gian 5- 15 phút. Thực hiện thí nghiệm ở máy siêu âm. Sau khi thí nghiệm xong để lắng mẫu từ 3- 4 giờ, sau đó hút phần dịch trên và cố định bằng lugol trung tính để đếm số lượng tảo còn lại sau khi xử lý siêu âm. Thao tác được tiến hành nhanh chóng và nhẹ nhàng tránh làm động lớp tảo lắng dưới đáy bình. Lặp lại thí nghiệm 3 lần. Sau khi xác định số lượng tảo trước và sau khi siêu âm ta suy ra được hiệu quả thu hoạch bằng siêu âm.
Từ thực nghiệm ta có kết quả sau khi xử lý siêu âm các mẫu tảo được trình bày ở bảng 3.6.
Bảng 3.6. Tỉ lệ tế bào lắng khi thu hoạch tảo bằng siêu âm
Thời gian siêu âm
Tỉ lệ tế bào lắng (%)
Các dung tích mẫu xử lý (ml) Trung bình của hai loại thể tích
50 100
(giây)300 14,52 20,90 10,90 15,62 12,71 18,26 360 23,65 36,30 23,24 26,78 23,45 31,54 420 43,98 49,92 37,79 39,34 40,89 44,63 480 60,05 58,99 44,62 45,39 52,34 52,19 540 74,34 70,23 56,80 56,95 65,57 63,59 600 89,82 84,92 63,93 67,93 76,88 76,43 660 98,61 99,02 79,45 76,27 89,24 87,28 720 100 100 87,90 88,85 93,95 94,43 780 100 100 90,96 97,09 95,48 98,55 840 100 100 98,79 100 99,40 100 900 100 100 100 100 100 100
ASH: Mẫu tảo nuôi hở có sục khí sau khi siêu âm
ASK: Mẫu tảo nuôi kín không có sục khí sau khi siêu âm
Kết quả thu hoạch tảo bằng phương pháp siêu âm (bảng 3.6) cho thấy không có sự giảm đáng kể quần thể tảo trong thời gian 300 giây tiếp xúc nhưng có sự lắng đáng kể ở thời gian tiếp xúc dài hơn. Khi xử lý ở 300 giây thì đối với mức thể tích 50ml thì ASH chỉ đạt 14,52%, ASK chỉ đạt 20,9%, còn đối với mẫu có thể tích 100ml thì hiệu quả xử lý trong 300 giây của ASH chỉ đạt 10,9% và mẫu ASK
đạt 15,62%. Tỉ lệ lắng của tảo tăng lên đáng kể khi tăng dần thời gian tiếp xúc với sóng siêu âm và khi tăng đến 660 giây thì mẫu có thể tích 50ml có tỉ lệ lắng gần như hoàn toàn, mẫu ASH đạt 98,61% và mẫu ASK đạt 99,02%. Ở thời gian tiếp xúc 660 giây, đối với mẫu có thể tích 100ml có tỉ lệ lắng đối với mẫu ASH
chỉ đạt 79,45% và mẫu ASK đạt 76,27% vì vậy ta cần tăng thêm thời gian tiếp xúc với sóng siêu âm. Và khi tăng đến 840 giây thì tỉ lệ lắng của ASK đạt 100% còn mẫu ASH chỉ đạt 98,79%, đến khi tăng thời gian lên 900 giây thì toàn bộ tảo trong mẫu lắng hoàn toàn 100% (37kHz, 1000W). Như vậy, ở cùng tần số, cùng cường độ sóng siêu âm thì thời gian tiếp xúc sóng siêu âm càng lâu thì hiệu quả thu hoạch tảo bằng siêu âm càng hiệu quả.
Theo kết quả nghiên cứu của Trương Thị Hồng Yến (Đồ án tốt nghiêp, 2008) thì ở tần số 40kHz, cường độ 350W ( Power sonic 405) làm lắng dịch huyền phù tảo mọc tự nhiên chỉ sau 3 phút và ở tần số 35kHz, cường độ 120W ( Ultrasonic cleaner) làm lắng sau 5 phút, còn kết quả của chúng tôi thì khác xa với kết quả
nghiên cứu của Trương Thị Hồng Yến, các nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau này có thể là do nguồn mẫu thí nghiệm có số lượng tế bào khác nhau, thiết bị thí nghiệm khác nhau. Ngoài ra cũng vì điều kiện giới hạn không thể thực hiện siêu âm ở các thiết bị khác nhau nên chỉ siêu âm được ở máy siêu âm có cường độ và tần số cố định nên không thể có những kết luận chính xác về sự tăng hay giảm tần số và cường độ thì có ảnh hưởng gì đến quần thể tảo nuôi cấy.
Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.11 ta thấy mẫu có dung tích 50ml có hiệu quả
lắng khi siêu âm lớn hơn mẫu có dung tích 100ml. Đối với mẫu có dung tích 50ml, không sục khí và có sục khí thì hiệu quả lắng 100% ở 720 giây. Đối với mẫu có dung tích 100ml thì thời gian tiếp xúc siêu âm tăng lên rất nhiều, mẫu không sục khí thì tỉ lệ lắng đạt 100% sau 840 giây còn đối với mẫu sục khí thì thời gian tăng hơn 1 phút, có nghĩa là lắng 100% sau 900 giây. Qua đó ta thấy rằng mẫu được nuôi ở chế độ có sục khí thì thời gian tiếp xúc với sóng siêu âm thường dài hơn so với mẫu không sục khí, sở dĩ như vậy có thể là do mẫu được nuôi ở chế độ có sục khí thì mật độ tế bào lớn hơn. Do mật độ tế bào lớn hơn nên khi tiếp xúc với sóng siêu âm thì trung bình mỗi tế bào tiếp xúc được với sóng siêu âm là ít hơn nhiều so với mật độ tế bào trong môi trường ít. Do mật độ tế bào lớn hơn nên để tỉ lệ lắng của tảo là 100% thì ta tăng thêm thời gian tiếp xúc tối ưu nhất với sóng siêu âm. Hiệu quả thu hoạch bằng siêu âm phụ thuộc vào cường độ, tần số siêu âm. Ngoài ra còn phụ thuộc vào những yếu tố khác như thời gian siêu âm, mật độ tế bào tảo trong mẫu trước khi siêu âm... Chính các yếu tố đó làm nên sự sai khác kết quả với các nghiên cứu của các tác giả khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SVTH: Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: TS. Đặng Đức Long
Hình 3.12 . Mẫu tảo nuôi hở có sục khí trước khi tiếp xúc với sóng siêu âm
Hình 3.13. Mẫu tảo nuôi hở có sục khí sau khi tiếp xúc với sóng siêu âm
Hình 3.14. Mẫu tảo nuôi kín không sục khí trước khi tiếp xúc với sóng siêu âm
Bảng 3.7: Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy được thu hoạch bằng phương pháp siêu âm
Đợt thí nghiệm Khối lượng sinh khối tươi của mẫu nuôi cấy (g/l) Mẫu nuôi ARK Mẫu nuôi ARH
Đợt 1 21,32 24,05
Đợt 2 20,98 24,20
Đợt 3 21,02 23,92
Qua bảng 3.7 ta thấy hiệu quả thu hoạch bằng siêu âm đạt khá cao so với các phương pháp thu hoạch khác. Đạt khối lượng trung bình qua 3 đợt thí nghiệm là 21,11g/l đối với mẫu nuôi kín không sục khí (lớn hơn phương pháp lọc thủ công 9,91g/l, lớn hơn phương pháp lọc có bơm chân không là 2,97g/l, lớn hơn phương pháp tự lắng là 14,64g/l) và đạt 24,06g/l đối với mẫu nuôi hở có sục khí (lớn hơn phương pháp lọc thủ công 10,18g/l, lớn hơn phương pháp lọc có bơm chân không là 3,99g/l, lớn hơn phương pháp tự lắng là 16,99g/l).
SVTH: Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: TS. Đặng Đức Long
Hình 3.16. Mẫu tảo lắng 100% sau khi tiếp xúc với sóng siêu âm trong một thời gian.
Tóm lại, qua thực nghiệm các phương pháp thu hoạch ta thấy phương pháp siêu âm cho hiệu quả cao nhất nhưng nó có nhược điểm là yêu cầu trạng thái tĩnh của môi trường và tiếp theo đó là phương pháp lọc có bơm chân không. Nếu thu hoạch ở quy mô phòng thí nghiệm thì ta nên thu hoạch theo phương pháp siêu âm và lọc có bơm chân không sẽ đảm bảo được các thông số như đảm bảo vệ sinh, an toàn, hiệu quả, không gây độc hại, thiết bị đơn giản ..., còn nếu ở quy mô lớn, quy mô công nghiệp thì phương pháp siêu âm và lọc có bơm chân không không khả thi cho lắm vì sẽ tốn nhiều chi phí, vậy ta nên sử dụng phương pháp lọc qua lưới lọc hay dùng máy lọc thùng quay.