- TRONG ĐIỀU KIỆN DỊ DƯỠNG. - Chlorella sp., glucose, quang dị dưỡng. - Chlorella sp., glucose, heterotrophic. - Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra điều kiện dinh dưỡng và hàm lượng glucose sử dụng thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella sp.. - Nghiên cứu gồm hai thí nghiệm được tiến hành trong phòng với nhiệt độ 26-28°C, tảo được nuôi trong bình thủy tinh 8 lít với mật độ ban đầu 2×10 6 tế bào/mL ở độ mặn 25‰ và môi trường nuôi cấy là Walne. - Thí nghiệm 1 được tiến hành gồm 3 nghiệm thức với 3 lần lặp lại trong điều kiện: quang dưỡng, quang dị dưỡng và dị dưỡng, trong đó nguồn carbon hữu cơ cung cấp trong điều kiện quang dị dưỡng và dị dưỡng là glucose với hàm lượng 10g/L. - Ở thí nghiệm 2, tảo Chlorella sp. - được nuôi trong điều kiện quang dị dưỡng với hàm lượng glucose khác nhau: 5g/l, 10g/L và 15g/L. - Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy tảo Chlorella sp. - phát triển tốt nhất ở nghiệm thức quang dị dưỡng, mật độ cao nhất tế bào/mL, khác biệt có ý nghĩa thống kê với các nghiệm thức còn lại. - ở nghiệm thức glucose 10g/L đạt mật độ tế bào/mL, cao hơn có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại.. - Khả năng phát triển của tảo Chlorella sp. - trong điều kiện dị dưỡng. - Với nhiều lợi ích cho thủy sản và cho đời sống con người, Chlorella được gây nuôi trong nhiều hệ thống khác nhau tuy nhiên sản xuất tảo thông qua quá trình quang hợp ở cả hai hệ thống ngoài trời và trong phòng thí nghiệm đều tốn nhiều chi phí cho việc cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp, năng suất thấp, mật độ cực đại thấp (1-2 g/L).. - Nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất tảo, phương pháp nuôi cấy thông qua quá trình lên men, dị dưỡng được thực hiện nhằm nghiên cứu khả năng phát triển của tảo Chlorella sp. - trong điều kiện dinh dưỡng dị dưỡng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng. - protothecoides nuôi dị dưỡng cao hơn gấp bốn lần so với nuôi tảo tự dưỡng trong điều kiện tương tự. - Nitzchia laevis thì khả năng sản xuất EPA và DHA trong điều kiện dị dưỡng cao hơn quang dưỡng (Wen and Chen, 2003. - (2011), glucose thường được sử dụng như một nguồn cung cấp carbon trong nuôi dị dưỡng tảo do quá trình chuyển hóa của glucose tạo ra nhiều năng lượng hơn so với các nguồn carbon khác. - 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thí nghiệm 1: Khả năng phát triển của tảo Chlorella sp. - Thí nghiệm được tiến hành với ba nghiệm thức nuôi tảo Chlorella ở điều kiện quang dưỡng, quang dị dưỡng và dị dưỡng, trong đó mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần. - Tảo Chlorella sp. - được nuôi trong bình thủy tinh 8 lít ở nhiệt độ 26-28°C, sục khí liên tục, ở độ mặn 25‰ với mật độ tảo ban đầu 2,07×10 6 tb/mL môi trường nuôi cấy là Walne được bổ sung một lần duy nhất vào ngày đầu của thí nghiệm với liều lượng 16 mL/bình (Coutteau, 1996). - Trong điều kiện quang dưỡng, ánh sáng được cung cấp từ 3 ngọn đèn huỳnh quang 1,2 m như nguồn năng lượng cho quá trình quang hợp (cường độ ánh sáng trung bình 3.947±180 lux). - Ở điều kiện dị dưỡng, tảo sử dụng năng lượng từ nguồn carbon hữu cơ với hàm lượng glucose 10 g/L (Coelho et al., 2014) được che tối hoàn toàn và điều kiện quang dị dưỡng là sự kết hợp giữa hai điều kiện có ánh sáng và bổ sung glucose 10 g/L một lần duy nhất trong suốt thời gian thí nghiệm. - 2.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của hàm lượng glucose khác nhau lên sự phát triển của tảo Chlorella sp.. - Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện giống như thí nghiệm 1 gồm 3 nghiệm thức với 3 lần lặp lại được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các hàm lượng glucose là 5, 10 và 15g/L.. - Kích thước tảo được xác định lúc bắt đầu thí nghiệm và khi tảo đạt pha tăng trưởng: đường kính của 30 tế bào tảo được đo ngẫu nhiên bằng trắc vi thị kính ở vật kính 40 với độ phóng đại 400.. - 3.1 Thí nghiệm 1: Khả năng phát triển của tảo Chlorella sp. - Nhiệt độ: trung bình nhiệt độ giữa các nghiệm thức dao động từ o C. - (1983), nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của tảo Chlorella là 25 - 35 o C. - Như vậy, trong thí nghiệm này, nhiệt độ nằm trong khoảng thích hợp cho sự phát triển của tảo.. - pH: Giá trị pH trung bình ở nghiệm thức quang dưỡng là 8,7±0,27 cao hơn và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) so với các nghiệm thức quang dị dưỡng và dị dưỡng với pH trung bình lần lượt là 6,1±1,05 và 5,0±1,66 (Bảng 1). - Điều này có thể do nghiệm thức quang dị dưỡng và dị dưỡng được bổ sung thêm glucose nên xảy ra quá trình đường phân và quá trình pentose-phosphate, quá trình này sẽ giải phóng ra nhiều CO 2 và H + làm giảm pH của nước.. - Bảng 1: Các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 1. - Chỉ tiêu NT Quang dưỡng NT Quang-Dị dưỡng NT Dị dưỡng. - a a TAN: Hàm lượng TAN ban đầu ở các nghiệm. - thức quang dưỡng, quang dị dưỡng, dị dưỡng tương đối thấp và không có sự khác biệt thống kê (dao động trong khoảng 0,85-1,18 mg/L) do được cung cấp từ môi trường dinh dưỡng Walne. - TAN có khuynh hướng giảm trong quá trình thí nghiệm và tăng nhẹ vào cuối thời gian thí nghiệm với hàm lượng trung bình là 0,54±0,37 mg/L mg/L và 1,09±0,86 mg/L ở các nghiệm thức tương ứng.. - Hàm lượng PO 4 3- ngày đầu ở các nghiệm thức quang dưỡng, quang dị dưỡng và dị dưỡng được cung cấp từ cùng môi trường dinh dưỡng Walne nên không có sự khác biệt và đạt các giá trị lần lượt là 1,11±0,03 mg/L mg/L và 1,21±0,01 mg/L. - Đến cuối thí nghiệm hàm. - lượng PO 4 3- đều giảm ở cả 3 nghiệm thức tương ứng còn 0,08±0,01 mg/L mg/L và 0,08±0,00 mg/L.. - Hàm lượng NO 3 - ngày đầu ở các nghiệm thức quang dưỡng, quang dị dưỡng và dị dưỡng khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05) với giá trị lần lượt là mg/L mg/L và mg/L. - Hàm lượng NO 3 - ở nghiệm thức quang dị dưỡng và dị dưỡng giảm nhanh trong suốt thời gian nuôi do tảo hấp thu và phát triển nhanh ở hai nghiệm thức này.. - 3.1.2 Mật độ tảo. - Mật độ tảo ban đầu được bố trí khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05) giữa các nghiệm thức với mật độ trung bình là tb/mL.. - Hình 1: Hàm lượng NO 3 - ở thí nghiệm 1 Hình 2: Mật độ tảo ở thí nghiệm 1 Thí nghiệm cho kết quả mật độ tảo đạt cao nhất tb/mL) và khác biệt có ý nghĩa. - tảo đạt thấp nhất ở nghiệm thức quang dưỡng vào ngày thứ 18 với tb/mL. - Kết quả cho thấy trong điều kiện quang dị dưỡng tảo Chlorella sp. - đạt mật độ cao hơn gấp nhiều lần và có tốc độ phát triển nhanh hơn so với điều kiện quang dưỡng. - Theo Ogawa và Aiba (1981), tảo được nuôi trong điều kiện quang dị dưỡng thu được sinh khối lớn và tốc độ phát triển nhanh. - Tảo Chlorella phát triển trong điều kiện dị dưỡng có mật độ tảo cao hơn so với tảo phát triển trong điều kiện quang dưỡng do trong quá trình đường phân tạo ra nhiều ATP hơn. - (2000) dưới điều kiện dị dưỡng có thể sản sinh ra ATP cao gấp 16 lần so với điều kiện quang dưỡng. - Mật độ tảo đạt cao nhất ở nghiệm thức dị dưỡng vào ngày thứ tb/mL) thấp hơn so với nghiệm thức quang dị dưỡng tb/mL).. - (1986), chế độ phát triển của tảo ở điều kiện quang dị dưỡng khác với dị dưỡng, vì trong điều kiện quang dị dưỡng CO 2 và nguồn carbon hữu cơ đồng thời được đồng hóa, hoạt động trao đổi chất, hô hấp và quang hợp cùng xảy ra đồng thời nên mật độ tảo cao hơn ở điều kiện dị dưỡng. - Trong 6 ngày đầu thí nghiệm, mật độ tảo ở nghiệm thức dị dưỡng tăng rất ít từ tb/mL lên tb/mL còn ở nghiệm thức quang dị dưỡng mật độ tảo tăng nhanh hơn từ tb/mL lên tb/mL.. - Điều này có thể do nguồn tảo giống ban đầu được nuôi trong điều kiện có ánh sáng nên khi đưa tảo vào nuôi trong điều kiện tối hoàn toàn tảo cần thời gian thích nghi với môi trường mới. - Từ sau ngày thứ 7 của thí nghiệm mật độ tảo ở nghiệm thức dị dưỡng tăng nhanh, đạt mật độ cao nhất vào ngày thứ 11 với tb/mL.. - giống ban đầu là 4,72±0,93 µm khác biệt không có ý nghĩa thống kê với nghiệm thức quang dưỡng µm). - Ở nghiệm thức quang dị dưỡng, hình dạng tảo ở cuối thí nghiệm có 2 dạng là hình elip và hình tròn với kích thước trung bình lần lượt là µm và 5,25±0,91 µm.. - Vào cuối thí nghiệm, hình dạng tảo ở nghiệm thức dị dưỡng biến đổi hoàn toàn sang dạng elip và có kích thước trung bình µm.. - Màu sắc tế bào tảo ở cuối thí nghiệm cũng có sự. - thay đổi, ở nghiệm thức quang và quang dị dưỡng tế bào có màu xanh lục trong khi tế bào tảo ở nghiệm thức dị dưỡng có màu nhạt hơn. - (1974) khi nuôi tảo Chlorella regularis ở điều kiện quang dưỡng có hàm lượng Chlorophyll là 4 % trong khi ở điều kiện dị dưỡng thấp hơn (2. - 3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của hàm lượng glucose khác nhau lên sự phát triển của tảo Chlorella sp. - trong điều kiện quang dị dưỡng. - Nhiệt độ: Trung bình nhiệt độ ở thí nghiệm 2 dao động từ o C nằm trong khoảng thích hợp cho sự phát triển của tảo (Bảng 2). - Nhiệt độ trung bình ở cả 3 nghiệm thức đều khác biệt có ý nghĩa (p<0,05). - Ở nghiệm thức glucose 15g/L có nhiệt độ trung bình cao nhất o C), nhiệt độ thấp nhất ở nghiệm thức glucose 5g/L o C). - pH: Trung bình pH ở các nghiệm thức tỉ lệ nghịch với hàm lượng glucose bổ sung. - Ở nghiệm thức glucose 5g/L có pH trung bình là 7,7±1,06, cao hơn có ý nghĩa (p<0,05) so với nghiệm thức glucose 15g/L (4,8±1,4). - Nguyên nhân có thể do hàm lượng glucose bổ sung càng nhiều thì quá trình đường phân xảy ra càng nhiều và khả năng tạo ra nhiều H + làm cho pH giảm, tuy nhiên càng về cuối thí nghiệm do sự phát triển của tảo ở các nghiệm thức làm cho pH tăng. - So sánh với kết quả ở thí nghiệm 1 giữa nghiệm thức bổ sung 10g/L trong điều kiện quang dị dưỡng cho thấy pH trung bình ở hai thí nghiệm 1 và 2 tương đương nhau, với giá trị tương ứng là 6,1±1,05 và 6,0±1,3. - pH ở nghiệm thức bổ sung 15 g/L đạt thấp do đó đã hạn chế sự phát triển của tảo, theo Coutteau (1996) pH thích hợp cho sự phát triển của tảo từ 7-9.. - Bảng 2: Các yếu tố môi trường ở thí nghiệm 2. - Hàm lượng glucose bổ sung (g/L). - Hàm lượng PO 4 3- trung bình không có. - sự khác biệt giữa các nghiệm thức đạt giá trị 0,85±1,56. - Hàm lượng PO 4 3- ở tất cả các nghiệm thức có xu hướng giảm dần trong suốt quá trình thí nghiệm theo sự hấp thu và phát triển của tảo.. - Trong quá trình thí nghiệm hàm lượng NO 3 - ở các nghiệm thức đều giảm từ đầu cho đến. - cuối thí nghiệm do sự hấp thụ của tảo cho quá trình tăng trưởng, đặc biệt ở nghiệm thức bổ sung glucose 10 g/L. - Hàm lượng NO 3 - ban đầu ở các nghiệm thức glucose 5g/L, 10g/L và 15g/L lần lượt là mg/L mg/L và mg/L đến cuối thí nghiệm hàm lượng giảm còn 1,10±0,00 mg/L mg/L và 1,08±0,06 mg/L.. - 3.2.2 Mật độ tảo. - Hình 3: Mật độ tảo ở thí nghiệm 2 Mật độ tảo ở nghiệm thức glucose 10g/L đạt. - cao nhất, đạt tối đa tb/mL vào ngày thứ 11, khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại (Hình 3). - Nghiệm thức glucose 15g/L có mật độ tảo cao thứ hai với tb/mL. - Nghiệm thức glucose 5g/L có mật độ thấp nhất tb/mL). - (2011) trong nuôi cấy tảo dị dưỡng, hàm lượng glucose cao hay thấp quá đều hạn chế sự phát triển của tảo. - Hàm lượng glucose thích hợp cho sự phát triển của tảo phụ thuộc vào. - loài tảo, hệ thống nuôi và điều kiện môi trường trong đó loài tảo được xem là yếu tố chính. - Kết quả ở thí nghiệm này phù hợp với thí nghiệm của Ogawa and Aiba (1981) có hàm lượng glucose thích hợp cho sự phát triển Chlorella vulgaris là 10g/L trong khi ở báo cáo của Shi et al. - Như vậy, trong điều kiện quang dị dưỡng, tảo Chlorella sp. - phát triển tốt nhất ở hàm lượng glucose 10g/L. - So sánh cùng nghiệm thức cho thấy kết quả ở thí nghiệm 1 và 2 gần tương đương nhau,. - đều đạt mật độ cao vào ngày thứ 11 của thí nghiệm.. - Tảo Chlorella đạt mật độ cao nhất trong điều kiện quang dị dưỡng tế bào/mL) và thấp nhất ở nghiệm thức quang dưỡng tế bào/mL).. - Trong điều kiện quang dị dưỡng, tảo Chlorella sp. - đạt mật độ cao nhất ở nghiệm thức glucose 10g/L tb/mL) và thấp nhất ở nghiệm thức glucose 5g/L tb/mL).. - Có thể nuôi tảo Chlorella sp. - trong điều kiện quang dị dưỡng với hàm lượng glucose 10g/L cho mật độ tảo cao nhằm thu sinh khối lớn phục vụ cho nhu cầu sử dụng.. - nuôi trong điều kiện quang dị dưỡng và dị dưỡng làm thức ăn cho luân trùng và các đối tượng động vật phiêu sinh khác.