Hàm lượng hai sắc tố của sinh khối nuôi trong hệ hở được phân tích và so sánh với sinh khối nuôi trong hệ kín trên các môi trường Zarrouk, Zar-+ 10% DTĐN và Zar- sục biogas, kết quả như bảng
Bảng 3.13 Hàm lượng chlorophyll và carotenoid của Spirulina trong điều kiện nuôi khác nhau
Hệ thống Môi trường nuôi Hàm lượng (mg/g)
Chlorophyll Carotenoid Hở Zarrouk 11,02 1,23 0,1 m/giây 15,00 3,43 0,3 m/giây 15,13 4,02 Kín Zarrouk 0,5 m/giây 16,35 3,19 Kín Zar-+ 10% DTĐN 14,09 4,75 Kín Zar-, sục biogas 8,34 1,02
Theo bảng 3.13, sinh khối nuôi trong hệ kín bằng môi trường Zarrouk và Zar- + 10% DTĐN, sục không khí, có hàm lượng hai sắc tố cao hơn hẳn so với sinh khối nuôi trong hệ hở, điều này có thể do hệ kín có đặc điểm nhận được nhiều ánh sáng hơn trên cùng một đơn vị thể tích khi so với hệ hở
Sinh khối Spirulina trong thí nghiệm nuôi trên môi trường Zar-, sục biogas có hàm lượng sắc tố thấp so với các thí nghiệm còn lại.
Như vậy hệ kín có nhiều khả năng để nuôi Spirulina hơn khi muốn thu được hàm lượng cao các sắc tố chlorophyll và caroteoid.
3.6. Kết quả xác định tổng nấm men, nấm mốc
Sinh khối Spirulina nuôi ở hệ kín trên môi trường Zarrouk được sấy khô theo phương pháp ở mục 2.5.1 và đem sinh khối sau khi sấy để xác định tổng số
nấm men, nấm mốc.
Kết quả: tổng nấm men, nấm mốc bằng không. Nguyên nhân là pH của môi trường cao trong suốt thời gian nuôi và tăng đến khoảng 11 ở thời điểm thu hoạch sinh khối là điều kiện sống không thích hợp cho nấm men và nấm mốc.
3.7. Kết quả kiểm tra E. coli
Hai mẫu Spirulina nuôi ở hệ kín trên môi trường Zarrouk và nuôi bằng CO2 từ lên men biogas được kiểm tra E. coli đều cho kết quả âm tính (xem phụ lục 1 và 2).
3.8. Kết quả kiểm tra Salmonella
Hai mẫu Spirulina nuôi ở hệ kín trên môi trường Zarrouk và nuôi bằng CO2
từ lên men biogas được kiểm tra Salmonella đều cho kết quả âm tính Salmonella
(xem phụ lục 1 và 2).
3.9. Kết quả xác định cường độ ánh sáng
Xem bảng 3.5.
3.10. Kết quả xác định cường độ ánh sáng
CHƯƠNG 4
4.1. Kết luận
1. Tạo nguồn cung cấp CO2 và chế tạo mô hình hệ kín: bao gồm các bình lên men biogas (với hàm lượng CO2 khoảng 27-28%) để cung cấp CO2. Nguyên liệu lên men biogas là okara và bã mía.
2. Quy trình nuôi Spirulina trong hệ kín: từ ngày nuôi thứ 1 đến ngày nuôi thứ 7 là có thể thu hoạch sinh khối. Hệ kín được chế tạo thành công với khả năng tháo lắp dễ dàng, sục khí và nuôi Spirulina cho kết quả tốt hơn ở hệ hở (nồng độ
sinh khối cao nhất là 3,49 g/l ở ngày nuôi thứ 7 so với hệ hở (1,31 g/l ở ngày nuôi thứ 14).
3. Xác định sự thay đổi tỷ lệ thành phần khí:
Tỷ lệ CH4/CO2: đã xác định được nồng độ CO2 là 27-28%. Nồng độ khí CH4
chưa xác định được, do đó chưa biết được tỷ lệCH4/CO2.
Tỷ lệ CH4/O2: đã xác định được nồng độ O2 là khoảng 0,1%. Nồng độ khí CH4 chưa xác định được, do đó chưa biết được tỷ lệ CH4/O2.
4. Phân tích sinh khối:
Đã xác định được hàm lượng các chất của sinh khối trên hai nguồn carbon từ
môi trường Zarrouck và Zarrouck+10% DTĐN. Tỷ lệ hàm lượng protein, carbohydrate và lipid là tương đương nhau trên hai nguồn carbon.
Nuôi Spirulina có khả năng sống trên môi trường chứa 10% dịch tương đậu nành (đạt nồng độ sinh khối cao nhất là 3,43 g/l ở ngày nuôi thứ 7). Do đó có thể
tận dụng chất thải dịch tương đậu nành để nuôi Spirulina.
Xác định chất lượng sinh khối Spirulina Zarrouck- sục biogas cho thấy: hàm lượng carbohydrate 10,32%, protein 49,20%, lipid 5,98%. Hàm lượng protein này thấp hơn so với sinh khối thu được từ hệ kín trên môi trường Zarrouck (62,36%) và Zarrouck-+DTĐN (64,43%).
Xác định một số chỉ tiêu vi sinh để khẳng định độ sạch của sinh khối: kết quả
kiểm tra Salmonella, E. coli âm tính, tổng nấm men, nấm mốc bằng không. Chưa xác định được kết quả tổng vi khuẩn hiếu khí.
Khả năng cố định CO2 dạng khí từ quá trình lên men biogas của Spirulina là thấp (nồng độ sinh khối cao nhất là 0,65 g/l ở ngày nuôi thứ 12).
4.2. Đề nghị
Nghiên cứu thêm về vật liệu làm hệ thống kín và đường kính ống tác động
đến sự tăng trưởng của Spirulina.
Chuẩn hóa hệ kín về mô hình và quy trình nuôi. Xác định hàm lượng khí CH4.
Phụ lục 1
Kết quả kiểm tra E.coli và Salmonella của S. platensisnuôi trong hệ kín trên môi trường Zarrouk
Phụ lục 2
Kết quả kiểm tra E.coli và Salmonella của S. platensisnuôi trong hệ kín, sục khí CO2 từ lên men biogas
Phụ lục 3
Thành phần môi trường Zarrouk
Hóa chất Khố(g/l) i lượng NaHCO3 NaNO3 NaCl K2HPO4 MgSO4 CaCl2 K2SO4 FeSO4 Na-EDTA Dung dịch A5 Dung dịch A6 Độ pH 16,80 2,50 1,00 0,50 0,20 0,04 1,00 0,01 0,08 1 ml/l 1 ml/l 8 – 10 - Dung dịch A5: + H3BO3 2,86 g/l + MnCl2.4H2O 1,81 g/l + ZnSO4.7H2O 0,22 g/l + CuSO4.5H2O 0,08 g/l + MoO3 0,01 g/l - Dung dịch A6: + NH4VO3 229 x 10-4 g/l + K2Cr2(SO4)3.24H2O 960 x 10-4 g/l + NiSO4.7H2O 478 x 10-4 g/l + Ti2(SO4)3 400 x 10-4 g/l + Co(NO3)2.6H2O 44 x 10-4 g/l + NaWO4 179 x 10-4 g/l EDTA = Ethylene Diamine Tetra Acetat
TÀI LIỆU THAM KHẢO A. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT.
[1] Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và tính toán khuếch tán chất ô nhiễm, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội, 2000, 38-41.
[2] Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm văn Ty, Vi sinh vật học, NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1997, 41-44.
[3] Phạm Thị Ánh Hồng, Kỹ thuật sinh hoá, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, TP HCM, 2003.
[4] Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, Vi tảo và ứng dụng của chúng, Tạp chí sinh học, 1994, 16:9-12.
[5] Hoàng Nghĩa Sơn, Nghiên cứu sản xuất và sử dụng tảo Spirulina platensis làm thức ăn bổ sung trong chăn nuôi gà ở qui mô gia đình, Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam, TP HCM, 2000.
[6] Trần Linh Thước, Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mĩ
phẩm, NXB Giáo Dục, 2008, 101-104.
[7] Ngô Kế Sương, Nguyễn Lân Dũng. Sản xuất khí đốt (Biogas) bằng kỹ thuật lên men kỵ khí, NXB Nông Nghiệp, TP HCM, 1997, 11-91.
[8] Trần văn Tựa, Về khả năng nuôi trồng tạp dưỡng tảo Spirulina platensis, Tạp chí sinh học, Trung tâm KHTN&CNQG, Hà Nội, 1994, 25-31.
[9] Vũ Văn Vụ, Nguyễn Văn Anh, Quang hợp và sinh trưởng của tảo Spirulina platensis trong điều kiện thiếu nitơ, photpho và kali, Tạp chí sinh học, 1994, 16: 55-57.
B. TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[10] Acien Fernandez F. G., Garcıa Camacho F., Sanchez Perez J. A., Fernandez Sevilla J. M., E. Molina Grima (1997), Modeling of Biomass Productivity in Tubular
Photobioreactors for Microalgal Cultures: Effects of Dilution Rate, Tube Diameter,
and Solar Irradiance, Biotechnology and Bioengineering, 1997, 58: 605-616.
[11] Adriana Muliterno, Patrícia Correa Mosele, Jorge Alberto Vieira Costa, Marcelo Hemkemeier, Telma Elita Bertolin, Luciane Maria Colla, Mixotrophic growth of Spirulina platensis in fed-batch mode, Ciênc. agrotec., Lavras, 2005, 29: 1132. [12] Ahsan M. and Habib Mashuda Parvin B., A review on culture, production and use of
Spirulina as food for humans and feeds for domestic animals and fish, Rome, Italy,
2008.
[13] Alessandra Lodi, Laura Linaghi, Danilo de Laveri, João Carlos M. carvalho, Attilio Convert, Marco del Borghi, Fed-batch mixotrophic cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensis (Cyanophycea) with carbon source pulse
feeding, Annals of Microbiology, 2005, 55:181-185.
[14] AOAC official method, 1998, 942.04.
[15] Cyanotech Corporation, Analysis of Beta-Carotene and Total Carotenoids from Spirulina, 2002.
[16] Ebtesam El-Bestawy, Treatment of mixed domestic–industrial wastewater using
cyanobacteria, J Ind Microbiol Biotechnol, Alexandria, 2008, 35:1503–1516.
[17] Elias T. Nerantzis, Continuous production of Arthrospira (Spirulina) platensis in a helical photobioreactor, Athens, Greece, 2000.
[18] Gary A. Anderson, Martin A. Schipull, Photobioreactor Design, Saskatchewan,
Canada, 2002.
[19] Harald W. Tietze, Spirulina Micro Food Macro Blessing, Bermagui, Australia, 2004. [20] Hongyan Wu, Effects of Solar UV Radiation on Morphology and Photosynthesis
of Filamentous Cyanobacterium Arthrospira platensis, Applied and Environmental
Microbiology, 2005, 71:5004–5013.
[22] Johan U. Grobbelaar and N. Kurano, Use of photoacclimation in the design of a novel photobioreactor to achieve high yields in algal mass cultivation, Journal of Applied Phycology, 2003, 15:121–126.
[23] Karine Loubière, A new photobioreactor for continuous microalgal production in
hatcheries based on external-loop airlift and swirling flow, Biotechnology and
Bioengineering, 2009, 102:132-147.
[24] Miyamoto, IL, Wable, O. and Benemann, R., Tubular reactor for microalgae cultivation, Biotechnology Letters, 1998, 703-708.
[25] Michele G. M., Carbon dioxide fixation by Chlorella kessleri, C. vulgaris, scenedesmus obliquus and Spirulina sp. Cultivated in flasks and vertical tubular photobioreactors, Biotechnol Lett, 2007, 29:1349-1352.
[26] Niramol Catawatcharakul B.Sc., Development of a Tubular Photobioreactor for Mass Cultivation of Spirulina platensis, Biotechnology Program, Thailand, 1994. [27] Pulz, O., Open-air and semi-closed cultivation systems for the mass cultivation of
microalgal, Proceedings of the First Asia Pacific Conference on Algal
Biotechnology, University of Malaya, Phang, 1994, 85-91.
[28] Standard method for the examination of water and wastewater, 19th edn. American Public Health Association, USA, 2720-B.
[29] Van Eykelenburg, C., On the morphology and ultrastructure of the cell wall of
Spirulina platensis, Antonie van Leeuwenhoek, 1977, 43:89-99.
[30] Walkley, A. and Black I. A., An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci, 1934, 37:29-37.
[31] Yang, Y., Lee, S.B., et al., Carbon Dioxide Fixation by Algal Cultivation Using
[32] Yeng Xie, Puffing of okara rice blends using a rice cake machine, A Thesis presented to the Faculty of the Graduate School-University of Missouri-Columbia, 2005, 2:12-14.
C. TÀI LIỆU INTERNET
XÁC NHẬN CHỈNH SỬA BÁO CÁO NGHIỆM THU
(Theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu ngày 18/03/2010)
Tên đề tài: Nghiên cứu nuôi Spirulina trong môi trường tạp dưỡng có cung cấp CO2ở hệ thống kín
Chủ nhiệm đề tài: KS. Phan Văn Dân
Cơ quan chủ trì đề tài: Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ
TT Góp ý của Hội đồng Chỉnh sửa của chủ nhiệm đề tài Trang
1 Tỷ lệ CH4/CO2 Đã xác định được nồng độ CO2 là 27-28%. Nồng độ khí CH4 chưa xác định được, do đó chưa biết được tỷ lệ CH4/CO2. 64 2 Tỷ lệ CH4/O2 Đã xác định được nồng độ O2 là khoảng 0,1%. Nồng độ khí CH4 chưa xác định được, do đó chưa biết được tỷ lệ CH4/O2. 64
3 Nguồn giống lên men biogas 4 Xác định tổng vi khuẩn hiếu khí
Kết luận chưa xác định được kết
quả tổng vi khuẩn hiếu khí. 64 5 Bài báo Kết luận chưa có bài báo 64
6 Cơ sở nào dùng biogas
Với thành phần CO2 từ 30-40% thì biogas là nguồn khí có thể sử dụng
để nuôi Spirulina với vai trò CO2
là nguồn cung cấp carbon vô cơ
dạng khí, đồng thời qua đó đánh giá ảnh hưởng của các thành phần khí còn lại như CH4, N2,... lên sự
phát triển của Spirulina
20
7 Xác địkhnh vi khuối tươi hay khô ẩn trong sinh
Sinh khối Spirulina nuôi ở hệ kín trên môi trường Zarrouk được sấy khô theo phương pháp ở mục 2.5.1
8 Tại sao sử dụbiogas ng bã mía lên men
Đối với bã mía, hiện nay có khoảng 2-2,5 triệu tấn/năm được loại bỏ ở các nhà máy mía đường trong cả nước. Nguồn bã mía này có chứa khoảng 50% cellulose nên hoàn toàn thích hợp để làm nguyên liệu lên men biogas.
42
9 Tại sao lnuôi ại sửSpirulina. dụng DTĐN để
Với thành phần dinh dưỡng như
bảng 1.8 thì DTĐN hoàn toàn có thể sử dụng để làm một loại môi trường nuôi vi sinh vật. Trong đề
tài này, DTĐN được nghiên cứu tận dụng để nuôi Spirulina..
23
10 Tại sao tỷ lệ giống 1:4 hoặc 1:5
Sau một số thí nghiệm khảo sát tỷ
lệ (giống : tổng thể tích dịch lên men biogas) thì cho thấy ở tỷ lệ
khoảng (1:4) hoặc (1:5) cho kết quả lên men tốt về lượng khí tạo ra và thời gian lên men.
42
11 Nuôi liên tục hay theo mẻ
Các thí nghiệm nuôi Spirulina ở
cả hệ kín và hệ hở được thực hiện nuôi theo mẻ.
45
12 Trình bầy bìa Đã chỉnh sửa Trang bìa 13 Trình bầdung y lại kđăết lung ký ận theo nội Đã viết lại kết luận 64
CƠ QUAN CHỦ TRÌ
Giám đốc CHỦ NHI(Ký tên) ỆM ĐỀ TÀI
(Mẫu do Sở KHCN cung cấp)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký tên)
(Mẫu trang bìa báo cáo nghiệm thu đã chỉnh sửa)
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐOÀN TP. HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH VƯỜN ƯƠM SÁNG TẠO KH-CN TRẺ
BÁO CÁO NGHIỆM THU
(Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu ngày___tháng__ năm___)
(TÊN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN)
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI:
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH