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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật iv

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 NUÔI LOÀI VI TẢO LỤC

HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS TRONG HỆ THỐNG

PHOTOBIOREACTOR KÍN Ở QUY MÔ DUNG TÍCH 20L

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Hà Nội, 2012

1Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật v

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 NUÔI LOÀI VI TẢO LỤC

HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS TRONG HỆ THỐNG

PHOTOBIOREACTOR KÍN Ở QUY MÔ 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

2Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật i

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được tiến hành dưới sự hỗ trợ của đề tài: “Nghiên cứu công nghệ nuôi

trồng vi tảo Haematococcus pluvialis và công nghệ chiết xuất astaxanthin” do ThS.

Ngô Thị Hoài Thu, phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học làm chủ nhiệm. Đề

tài cấp Nhà nước thuộc Chương trình Đề án phát triển Công nghệ sinh học trong nuôi

trồng thủy sản do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quản lý 2010-2012.

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đặng Diễm Hồng,

trưởng phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học đã hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều

kiện và dạy bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học, Ban lãnh đạo

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Ban giám hiệu Trường Đại học Thái Nguyên, cùng

các thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tôi trong suốt quá

trình công tác, học tập và nghiên cứu.

Bên cạnh đó, tôi cũng đã nhận được sự ủng hộ nhiệt tình và các ý kiến đóng góp

của các anh chị, các bạn đồng nghiệp của phòng Công nghệ Tảo. Nhân dịp này, tôi xin

chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã cấp

kinh phí cho đề tài “Nghiên cứu công nghệ nuôi trồng vi tảo Haematococcus pluvialis và

công nghệ chiết xuất astaxanthin” do ThS. Ngô Thị Hoài Thu làm chủ nhiệm đã hỗ trợ

cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn chủ nhiệm đề tài và các

thành viên tham gia đã tạo điều kiện giúp tôi trong quá trình thu thập số liệu.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người thân đã luôn ở bên

cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và

hoàn thành luận văn của mình.

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng sự nhiệt tình và năng lực

của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những

đóng góp của quý thầy cô và các bạn để tôi có thể hoàn thành luận văn được tốt hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 11 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Thu Thủy

3Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là

hoàn toàn trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam

đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và

các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, tháng 11 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Thu Thủy

4Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Viết đầy đủ

1 ASC Ánh sáng cao

2 AST Astaxanthin

3 Chl a Chlorophyll a

4 cs Cộng sự

5 Ib đơn vị Pound, 1 Ib ≈ 0.45359237 kg

6 NA Nanno Aqua

7 OD Optical Density, mật độ quang

8 RM Rudic’s medium

9 SK Sinh khối

5Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1. Các thành phần cơ bản của vi tảo lục H. pluvialis .............................. 8

Bảng 2. Sinh trưởng của tảo H. pluvialis trong hệ thống kín và hệ thống hở ... 43

Bảng 3. Hàm lượng Astaxanthin (Ast), Chlorophyll a (Chl a), tỷ lệ Ast/Chla,

sinh khối tươi (SKT), sinh khối khô (SK khô), protein và lipid của tảo H.

pluvialis nuôi trong hệ thống kín 20L ............................................................. 57

Bảng 4. Sinh trưởng của tảo H. pluvalis trong hệ thống kín 20L ..................... 64

6Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật v

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1. Vòng đời của vi tảo H. pluvialis .......................................................... 6

Hình 2. Một số mô hình hệ thống kín nuôi trồng tảo cơ bản ............................ 22

Hình 3. Sự phân bố ánh sáng trong lòng ống ................................................... 28

Hình 4. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ tế bào và giá trị OD680 .. 44

Hình 5. Sự thay đổi mật độ tế bào của H. pluvialis ở hệ thống kín và hở ......... 45

Hình 6. Hiện tượng tảo bị bám thành ống của hệ thống kín sau 24 giờ ............ 45

Hình 7. Tình trạng tảo H. pluvialis trong hệ thống kín có tốc độ sục khí bề mặt

khác nhau sau 2 ngày vận hành ........................................................................ 46

Hình 8. Sinh trưởng của H. pluvialis trong hệ thống kín 20L với tốc độ sục khí

bề mặt 45 cm/s sau 2 ngày nuôi ....................................................................... 47

Hình 9. Sinh trưởng của tảo H. pluvialis trong hệ thống kín có bổ sung môi

trường khác nhau với mật độ ban đầu 0,10 – 0,15 x 10

6

tế bào/mL .................. 48

Hình 10. Sinh trưởng của H. pluvialis trong hệ thống kín 20L trong điều kiện bổ

sung môi trường và chế phẩm NA với mật độ tế bào ban đầu 0,30 x 106

tế

bào/mL ............................................................................................................ 49

Hình 11. Dịch nuôi tảo H. pluvialis trong hệ thống kín 20L trong các ngày khác

nhau ................................................................................................................. 50

Hình 12. Sinh trưởng của H. pluvialis trong hệ thống kín sau 10 ngày nuôi 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 của vi tảo H. pluvialis trong hệ thống kín 20L

........................................................................................................................ 52

7Số hóa bởi 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

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật vi

Hình 14. Tốc độ sinh trưởng đặc trưng (µ) của H. pluvialis trong hệ thống kín

20L ở hai điều kiện nhiệt độ 27-29 và 33-350C ................................................ 54

Hình 15. Sinh trưởng của tảo H. pluvialis sau 16 ngày nuôi ở hệ thống kín 20L

........................................................................................................................ 56

Hình 16. Hàm lượng Astaxanthin (Ast), Chlorophyll a (Chl a), tỷ lệ Ast/Chl a và

protein của tảo H. pluvialis nuôi trong hệ thống kín 20L ................................. 58

Hình 17. Hình thái tế bào của H. pluvialis trong hệ thống kín 20L chụp dưới

kính hiển vi quang học và kính hiển vi huỳnh quang sau khi nhuộm Nile Red 60

Hình 18. Sinh trưởng của tảo H. pluvialis trong hệ thống kín 20L với chế độ

chiếu sáng ASC + UV và quang chu kỳ sáng: tối là 16:8 giờ ........................... 62

Hình 19. Ảnh hưởng của các điều kiện chiếu sáng, mật độ ban đầu và chế độ bổ

sung môi trường lên sinh trưởng của H. pluvialis trong hệ thống kín 20L........ 63

8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn