BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN
ĐỖ THỊ BÍCH MỸ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG AMMONIUM SULFATE VÀ
UREA TRONG NUÔI TRỒNG
SPIRULINA PLATENSIS
TẠI TRUNG TÂM ỨNG DỤNG KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ TỈNH ĐẮK LẮK LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH SINH HỌC Chuyên ngành: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
Mã số: 60.42.30 LUẬN VĂN THẠC SĨ: NGÀNH SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
TS. VÕ THỊ PHƯƠNG KHANH
[ BUÔN MA THUỘT, NĂM 2010 LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn cao học này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân
thành và sâu sắc ñến:
TS. Võ Thị Phương Khanh, người ñã dạy dỗ, gần gũi, tận tình hướng
dẫn, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại
trường cũng như thời gian thực hiện luận văn thạc sỹ.
Quý thầy cô Phòng ñào tạo sau ñại học, Khoa KHTN và CN, Khoa
lam Spirulina platensis (theo chất khô)
24
2 1.2
Thành phần acid amin của vi khuẩn lam Spirulina
25
3 1.3
Nhu cầu acid amin thiết yếu của người trưởng thành
(EAA) và khả năng cung cấp của 10g vi khuẩn lam
Spirulina platensis
26
4
1.4
Thành phần một số acid béo ñặc biệt trong S. platensis
2
7
5 1.5
Thành phần các sắc tố tự nhiên trong Spirulina platensis
28
6 1.6
Thành phần các vitamin trong 10g Spirulina platensis so
sánh với tiêu chuẩn hàng ngày của một người (theo US
Daily Value).
không hoàn toàn NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến
sinh trưởng S. platensis
48
14 3.3
Ảnh hưởng của nồng ñộ A. sulfate từ 0,1 - 0,3g/l thay thế
NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
52
TT
KÍ
HIỆU
TÊN BẢNG TRANG
S. platensis
15 3.4
Ảnh hưởng của nồng ñộ urea từ 0,1 – 0,9g/l thay thế
NaNO3 không hoàn toàn trong môi trường Zarrouk ñến
sinh trưởng S. platensis
54
16 3.5
Ảnh hưởng của nồng ñộ urea từ 0,1 – 0,3g/l thay thế
NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
S. platensis
58
Hàm lượng chlorophyll a của Spirulina platensis
74
24 3.13
Chi phí nhiên liệu, dụng cụ nuôi trồng Spirulina platensis
75
25 3.14
Chi phí hóa chất nuôi trồng Spirulina platensis
76
26 3.15
Giá thành sinh khối khô Spirulina platensis nuôi trồng
trong môi trường có A. sulfate hoặc urea thay thế
77 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
TT
KÍ
HIỆU
TÊN ĐỒ THỊ TRANG
1
1.1
58
7 3.6
Sinh trưởng của Spirulina platensis trên môi trường có
nguồn nitơ thay thế ở ñiều kiện phòng thí nghiệm
61
8 3.7
Ảnh hưởng thể tích bể nuôi ñến sinh trưởng của S.
platensis trên môi trường có nguồn nitơ thay thế
63
9 3.8
Ảnh hưởng của thời ñiểm nuôi cấy ñến sinh trưởng của
Spirulina platensis trên môi trường thay thế
66
10 3.9
Ảnh hưởng của chế ñộ chiếu sáng và che chắn ñến sinh
trưởng của S. platensis trên các môi trương thay thế
69
11 3.10
Ảnh hưởng của chế ñộ khấy trộn ñến sinh trưởng
Spirulina platensis trên môi trường có nguồn nitơ thay
thế
70
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
TT
8 1.8
Vòng ñời Spirulina platensis
22
9 1.9
Sản phẩm nước giải khát ñóng hộp của công ty Vĩnh
Hảo
30
10 1.10
Một số dược phẩm từ Spirulina
30
11 1.11
Nước chiết xuất từ vi khuẩn lam Spirulina
31
12 1.12
Mỹ phẩm và kem dưỡng da từ Spirulina
31
13 1.13
Một số dạng sản phẩm cho gia súc và thủy hải sản
32
14 1.14
Xử lý nước thải ở hồ nuôi Spirulina
33
15 1.15
Bể nuôi trồng vi khuẩn lam Spirulina ở Sosa Texcoco –
Mexico
34
16 1.16
Earthrise Farms –Nhà nuôi vi khuẩn lam Spirulina lớn
nhất thế giới
TÊN HÌNH ẢNH TRANG
21 3.3
Ảnh hưởng của nồng ñộ A. sulfate từ 0.1 - 0.9g/l thay
thế NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
S. platensis (21ngày)
51
22 3.4
Ảnh hưởng của nồng ñộ A. sulfate từ 0.1 - 0.3g/l thay
thế NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
S. platensis (21ngày)
53
23 3.5
Ảnh hưởng của nồng ñộ urea từ 0.1 - 0.9g/l thay thế
NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
S. platensis (0ngày)
56
24 3.6
Ảnh hưởng của nồng ñộ urea từ 0.1 - 0.9g/l thay thế
NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
S. platensis (09ngày)
56
25 3.7
Ảnh hưởng của nồng ñộ urea từ 0.1 - 0.9g/l thay thế
NaNO3 trong môi trường Zarrouk ñến sinh trưởng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined.
1. Đặt vấn ñề Error! Bookmark not defined.
2. Mục tiêu của ñề tài Error! Bookmark not defined.
3. Ý nghĩa khoa học Error! Bookmark not defined.
4. Ý nghĩa thực tiễn Error! Bookmark not defined.
5. Giới hạn của ñề tài Error! Bookmark not defined.
PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Error! Bookmark not defined.
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về Spirulina platensis Error!
Bookmark not defined.
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới . Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam Error! Bookmark not defined.
1.2 Tổng quan về Spirulina platensis Error! Bookmark not defined.
1.2.1 Phân loại Error! Bookmark not defined.
1.2.2 Phân bố Error! Bookmark not defined.
1.2.3 Hình thái và cấu tạo của Spirulina platensis Error! Bookmark not
defined.
1.2.4 Đặc ñiểm vận ñộng và cư trú Error! Bookmark not defined.
1.2.5 Đặc ñiểm dinh dưỡng Error! Bookmark not defined.
1.2.6 Đặc ñiểm sinh sản Error! Bookmark not defined.
1.2.7 Thành phần hóa học của vi khuẩn lam Spirulina platensis Error!
Bookmark not defined.
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng của Spirulina platensis Error! Bookmark not
defined.
1.3.1 Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Error! Bookmark not
defined.
1.3.2 Chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học và dinh dưỡng Error!
Bookmark not defined.
sinh trưởng Spirulina platensis. Error! Bookmark not defined.
3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng ñộ urea thay thế ñến sinh trưởng
Spirulina platensis Error! Bookmark not defined.
3.3 Nghiên cứu nuôi trồng thử nghiệm Spirulina platensis trong môi trường
có nguồn nitơ thay thế ở ñiều kiện phòng thí nghiệm. Error! Bookmark
not defined.
3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số ñiều kiện nuôi trồng ñến sinh trưởng
Spirulina platensis trong ñiều kiện tự nhiên Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Ảnh hưởng của thể tích bể nuôi trồng Error! Bookmark not
defined.
3.4.2 Ảnh hưởng của thời ñiểm nuôi cấy Error! Bookmark not defined.
3.4.3 Ảnh hưởng của chế ñộ chiếu sáng và che chắn ñến sinh trưởng của
S. platensis Error! Bookmark not defined.
3.4.4 Ảnh hưởng của chế ñộ khấy trộn ñến sinh trưởng S. platensis
Error! Bookmark not defined.
3.5 Bước ñầu ñánh giá hiệu quả sử dụng nguồn nitơ thay thế ñến nuôi trồng
thử nghiệm Spirulina platensis Error! Bookmark not defined.
3.5.1 Đánh giá về thành phần dinh dưỡng sinh khối Spirulina platensis
Error! Bookmark not defined.
3.5.2 Hạch toán giá thành nuôi trồng Spirulina platensis Error!
Bookmark not defined.
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.
4.1 Kết luận Error! Bookmark not defined.
4.2 Kiến nghị Error! Bookmark not defined. 1
MỞ ĐẦU
hiện ñề tài “Nghiên cứu sử dụng ammonium sulfate và urea trong nuôi
trồng Spirulina platensis tại Trung tâm ứng dụng Khoa học và Công
nghệ tỉnh Đắk Lắk ”.
2. Mục tiêu của ñề tài
Xác ñịnh khả năng sử dụng ammonium sulfate và urea trong nuôi
trồng Spirulina platensis tại Trung tâm ứng dụng khoa học và Công nghệ
tỉnh Đắk Lắk .
3. Ý nghĩa khoa học
Đánh giá ñược khả năng có thể thay thế nguồn ni tơ sử dụng trong
môi trường nuôi trồng Spirulina platensis.
4. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của ñề tài góp phần vào việc lựa chọn các nguồn nitơ thích
hợp trong nuôi trồng Spirulina platensis. Từ ñó có thể thu ñược lượng sinh
khối cũng như các sản phẩm có giá trị khác từ Spirulina platensis phục vụ
nhu cầu của người tiêu dùng.
5. Giới hạn của ñề tài
Chúng tôi nghiên cứu trên ñối tượng Spirulina platensis. Sử dụng
ammonium sulfate và urea ñể nuôi trồng Spirulina platensis tại Trung tâm
ứng dụng Khoa học và Công nghệ tỉnh Đắk Lắk.
3
PHẦN 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về Spirulina
platensis
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Vi khuẩn lam Spirulina platensis là một trong những sinh vật quang tự
dưỡng, ñã dùng làm thức ăn bổ dưỡng từ thời cổ xưa của người Aztec ở
Mêhicô - Châu Mỹ và thổ dân Kanembu - Trung Phi. Spirulina platensis có
1
.
2
Bánh
Spirulina
(Dihe) bán
ở chợ ñịa ph
ương
4
Người Kanembu thu hoạch tảo bằng cách vớt chúng lên và ñựng vào
chậu bằng ñất, xả nước qua những túi vải và trải lên cát ñể làm khô dưới
ánh nắng mặt trời. Khi ñã khô, những phụ nữ cắt bánh tảo thành những
miếng vuông ñem bán ở chợ ñịa phương. "Dihe" ñược nghiền vụn và trộn
với sốt cà chua, tiêu và ñược rắc lên thịt, cá, ñậu, Nó chiếm 70% bữa ăn
của người Kanembu [14].
Năm 1940 nhà tảo học người Pháp P.Dangeard ñã ñề cập ñến một
loại bánh có tên là Dihé, một loại bánh mà bộ tộc Kanembu ở gần hồ Chad,
1998 ở cộng hòa Czech.
Tại Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 ñã chứng tỏ với liều 1g/ngày
Spirulina platensis, có tác dụng trị ung thư ở những bệnh nhân ung thư do
thói quen nhai trầu thuốc.
Ở Nhật, Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên ñoàn vi
khuẩn lam Spirulina platensis quốc tế cùng một số nhà khoa học bắt ñầu
nghiên cứu Spirulina platensis từ năm 1968. Hiện nay, trong các ñề tài
nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có ñề tài sử dụng Spirulina
platensis. Sản lượng Spirulina platensis hiện nay trên thế giới khoảng 1000
tấn khô/năm.
6
Thành phần dinh dưỡng các viên nén Spirulina platensis ñược sản
xuất tại Hawaii người ta nhận thấy hàm lượng protein > 52%; beta-carotene
> 1600mg/kg; tổng số carotenoids > 3500mg/kg; phycocyanin (thô) > 10%
[33]. Tỷ lệ từng acid amin trong sinh khối Spirulina platensis ñược Chen
Tiannfeng (Jinan Univ.) xác ñịnh như sau (mg/g):Asp-54,12; Glu-81,43;
Ser-23,71; Arg-28,17; Thr-32,88; Gly-23,63; Ala-30,49; Pro-17,12; Val-
20,81, Met-9,56; SeMet- 0,26; Ile-20,50; Leu-32,70; Phe- 18,87;
Cys+CysH- 11,26; Lys-19,82; His- 5,90; Tyr-13,21.
Nhiều nghiên cứu cho biết sinh khối Spirulina platensis có thành
phần calcium spirulan, là chất có tác dụng ức chế sự phát triển nhiều loại
virus, kể cả HIV. Sinh khối này còn làm hạ lượng chứa cholesterol trong
máu. Thành phần phycocyanin có tác dụng oxy hóa nên làm ức chế ñộc tố
gan hepatotoxin. Spirulina platensis có tác dụng nâng cao tính miễn dịch,
nâng cao sức ñề kháng của cơ thể. Nghiên cứu của R. Kozlenko và cộng sự
[34] ñã chứng minh Spirulina có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của virus
qua màng tế bào. Các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học ñã chứng minh
khả năng ức chế ung thư của sinh khối hay dịch chiết của Spirulina
platensis (M.Babu et al., 1995; L.Lisheng et al. 1991; Pang Qishenet al.,
tiến hành trong thời gian 4,5 tháng tại Nghĩa Đô, Hà Nội ñã thu ñược kết
quả khá khả quan.
Từ những năm 1977, Spirulina platensis ñược nghiên cứu với ñề tài
cấp nhà nước do Viện Sinh học công nghệ quốc gia chủ trì và sau ñó ñược
ứng dụng nuôi ở vùng suối khoáng Vĩnh Hảo -Bình Thuận.
- Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng (TP Hồ Chí Minh) và cộng sự với ñề
tài "Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có Spirulina platensis trong
dinh dưỡng ñiều trị"
- Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sản xuất pilot sinh khối Spirulina
platensis giàu selen, bào chế thuốc mới và tác dụng dược lý lâm sàng của
8
chế phẩm” do Đại Học Y Dược TP. HCM chủ trì và ThS. DS. Lê Văn Lăng
là chủ nhiệm ñề tài. Hình 1.4 Bể nuôi Spirulina platensis tại công ty nước khoáng Vĩnh Hảo
Nhóm tác giả do cố giáo sư Nguyễn Hữu Thước (Ủy ban khoa học
kỹ thuật nhà nước) và các cộng sự Trần Văn Tựa, Phan Phương Lan, Đặng
Đình Kim (Viện sinh vật) còn nghiên cứu sử dụng nguồn dinh dưỡng khác
ñể nuôi Spirulina platensis như nước thải ươm tơ tằm tại Đan Hoài (Hà
Tây), Bảo Lộc (Lâm Đồng), nước suối khoáng Đắk Mil (Đăk Nông). Như
vậy với ñề tài cấp nhà nước (Mã số 48.01.02.03) tổng kết tháng 4 năm
1986, ñã ñánh dấu bước tiến bộ ñưa kết quả nghiên cứu từ phòng thí
nghiệm ra ứng dụng thực tế, hứa hẹn nhiều triển vọng của vi khuẩn lam
Spirulina platensis quý này ở nước ta [4].
Đề tài: “Nghiên cứu nuôi cấy thu sinh khối và chất màu từ tảo
Spirulina platensis” do Võ Thị Tuyết Nga – Sư phạm Sinh K5 - Trường
9
Ở các vùng nước kiềm (pH = 8.5 -11.0) có Spirulina platensis sống
tự nhiên, nhất là các hồ, suối nước khoáng. Spirulina platensis phân bố
nhiều ở: Châu Phi (Tchad, Congo, Ethiopia, Kenya, nam Phi, Ai Cập,
Tanzania, zambia), Châu Mỹ (Hoa Kỳ, Peru, Uruguay, Mexico), Châu Á
(Ấn Độ, Pakistan, Srilanka, Việt Nam), Châu Âu (Nga, Ukraina,
Hungary ). Từng vùng có thể có những loài, giống Spirulina khác nhau,
loài Spirulina platensis ñược tìm thấy ở nhiều nước, có khi rất xa nhau tới
nửa vòng trái ñất.
Ở nước ta, Dương Đức Tiến và cộng sự (1976) ñiều tra thấy
Spirulina platensis phân bố trong các thủy vực khác nhau: sông, ao, hồ,
ruộng lúa, vũng nước thường sống ñộc lập hơn và tập hợp lại thành váng
nhầy.
1.2.3 Hình thái và cấu tạo của Spirulina platensis
Spirulina platensis là một vi khuẩn lam có dạng sợi và xoắn lò xo
gồm 5-7 vòng ñều nhau. Dưới kính hiển vi ñiện tử, Spirulina platensis có
cấu trúc prokaryote, có vỏ bao, vách tế bào gồm nhiều lớp, các ribosome,
sợi DNA và các thể vùi. Sợi Spirulina platensis gồm nhiều tế bào hình trụ
kết hợp với nhau tạo nên gọi là trichome. Sợi Spirulina platensis ñược bảo
vệ bằng một vỏ bao bên ngoài. Hình 1.5 S
ợi
Spirulina platensis
nhìn d
ư
ới kính hiển vi
11
thành vòng tròn hướng tâm tạo thành cấu trúc màng thylakoid, và bị phá vỡ
giữa hai lần phân chia tế bào trong chu kỳ sinh sản.
Sắc tố ñóng vai trò quang hợp hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời
của Spirulina platensis chủ yếu là chlorophyl, phycocyanin và các
carotenoid.
Vi khuẩn lam Spirulina platensis có các ñặc tính nổi trên mặt nước là
do các không bào khí dạng hình trụ, ñường kính khoảng 0,065 µm, cao
khoảng 1 µm, có màng protein dạng sợi xoắn bao quanh. Không bào khí
giúp nó nổi trên mặt nước thành từng ñám dày, ñây là một ñặc ñiểm riêng
biệt [4].
Vi khuẩn lam Spirulina platensis có một ñặc tính giúp nó trở thành
nguồn dinh dưỡng rất ñặc biệt mà các loại tảo không có là màng tế bào
Spirulina platensis không có thành vách tế bào cứng bằng cellulose, tạo
nên dạng cứng cố ñịnh của tế bào như thực vật. Trái lại thành tế bào của
Spirulina platensis là peptidoglycan, nhạy cảm với các tác nhân thủy giải
như lysozyme, hay dễ ñồng hóa trong ống tiêu hóa ở người và ñộng vật.
Đây là một ưu thế của Spirulina platensis so với tảo Chlorella (vách tế bào
bằng cellulose rất khó tiêu hóa ñối với người và ñộng vật) [14].
1.2.4 Đặc ñiểm vận ñộng và cư trú
Spirulina platensis có khả năng vận ñộng theo 2 kiểu:
- Kiểu tự xoắn với ñường kính vòng xoắn có thể thay ñổi ñến 80 µm,
và các vòng xoắn có thể thưa hay dày. Mặt khác từ kiểu xoắn, tế bào sợi có
thể tự vận ñộng chuyển sang các dạng sóng, dạng thẳng hoặc dạng hỗn
hợp.
13
- Kiểu tịnh tiến, trượt trôi trong môi trường nước, tốc ñộ di chuyển
theo cơ chế trượt, ñạt khoảng 5 µm/s. Vi khuẩn lam Spirulina platensis là
sinh vật phiêu sinh sống tự do trong nước kiềm (pH từ 8,5 – 11,0), giàu
khoáng chất. Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở ñộ sâu có thể lên tới 50 cm,
2
O (CH
2
O) + O
2
+ H
2
O + OH
-
14
Carbon dạng khí CO
2
cũng có thể ñược sử dụng nhưng phải ñảm bảo
cho môi trường ở vùng pH kiềm thích hợp. Do vậy nhiều tác giả ñồng ý
nguồn cacbon ñể nuôi Spirulina platensis ở khoảng 1,2 – 16,8g
NaHCO
3
/lít. Ở môi trường bicarbonat này, có thể sục hoặc khuấy trộn
không khí thường (chứa 0,03% CO
2
), hoặc nguồn khí có 1-2% CO
2
, nhằm
ñể ñiều chỉnh pH, hoặc ñảo môi trường giúp tế bào trộn ñều, tiếp xúc ñược
với ánh sáng.
Trong nuôi trồng Spirulina platensis cần theo dõi thường xuyên, theo
giờ các thông số nồng ñộ của dưỡng chất và các chỉ số CO
2
+ CO
3
2
-
:
CO
3
2-
+ H
2
O
Tỷ lệ CO
2
- HCO
3
-
; HCO
3
-
và CO
3
2-
ở pH khác nhau:
pH 3,0 6,5 8,5 10,5 13,5
Tỷ lệ
~100 ~50 CO
2
~100 ~50 HCO
3
+ OH
-
HCO
3
-
nên rất ít thất thoát, và góp phần tạo pH tối ưu
cho tảo ở khoảng 8,5 – 10,5.
Vi khuẩn lam Spirulina platensis tự dưỡng thông qua quá trình
quang hợp, dùng carbon vô cơ nên thường ñược nuôi trồng kiểu quang tự
dưỡng. Spirulina platensis có thể sử dụng glucose, muối acetate, nhưng
Copyright: Tài liệu đại học ©