1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
PHAN THỊ NGỌC TÂM
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY
ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ LIPID CỦA MỘT SỐ
CHỦNG VI KHUẨN LAM
CHUYÊN NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
MÃ SỐ: 60.42.30
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ THU LIÊN
Huế, 2012
2
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, hai vấn đề quan trọng đang được nhiều người
quan tâm đến đó là ô nhiễm môi trường và khủng hoảng năng lượng. Chúng ta đều
biết rằng sử dụng nhiên liệu hoá thạch chính là nguyên nhân gây ra sự nóng dần lên
của trái đất, đang và sẽ ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh khác nhau của nhân loại và
môi trường. Tìm kiếm những nguồn nguyên liệu sạch và có khả năng tái sinh là một
trong những vấn đề thách thức nhất mà con người đang đối mặt trong hiện tại lẫn về
lâu dài [20].
Trong khi các nguồn nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học thông thường
như dầu thực vật, mỡ động vật và nguồn dầu mỡ phế thải đều tỏ ra không thể đáp
ứng được nhu cầu nhiên liệu sinh học trên toàn thế giới, vi tảo lại thể hiện là một
đối tượng rất tiềm năng cho lĩnh vực này nhờ vào khả năng sản xuất sinh khối lớn
và nguồn lipid thu nhận từ các loài vi tảo cũng khá phù hợp để điều chế nhiên liệu
sinh học. Tuy nhiên, giá thành sản xuất lipid từ tảo vẫn còn quá đắt, phần lớn là do
sản lượng lipid của nuôi cấy tảo thấp [87]. Nhưng mặt khác, tảo có thể được nuôi
cấy trên các môi trường sửa đổi để nâng cao năng suất lipid phục vụ cho sản xuất

1.1. VI KHUẨN LAM
1.1.1. Sơ lược về vi khuẩn lam
Vi khuẩn lam là một nhóm các sinh vật prokaryote quang tự dưỡng đầu tiên
trong lịch sử tiến hoá. Chúng xuất hiện vào đầu kỉ Cambri, cách đây khoảng 2,5 đến
3 tỉ năm. Ngành có khoảng 150 chi với 2000 loài. Do vị trí phân loại không rõ ràng
nên có nhiều thuật ngữ khác được sử dụng cho vi khuẩn lam, bao gồm “tảo lam”,
“Cyanobacteria”, “Cyanophyta”, “Cyanocholoronta” và “Myzophyta” [81], [97].
1.1.1.1. Đặc điểm cấu trúc
Vi khuẩn lam là vi khuẩn Gram âm, nhưng chúng kết hợp tính chất của vi
khuẩn Gram âm và Gram dương. Chúng có chứa một lớp màng bên ngoài và
lipopolysaccharide xác định đặc điểm của vi khuẩn Gram âm, vách tế bào dày cấu
tạo bởi peptidoglycan tương tự như vi khuẩn Gram dương [39],[ 72].
Tế bào có kích thước 1–10 µm. Vi khuẩn lam chưa có nhân hoàn chỉnh, chưa
có các bào quan có màng như ty thể, bộ máy golgi, lưới nội chất, không bào…
Chúng có chứa ribosome 70 S [72].
Hầu hết các bộ phận bên trong tế bào vi khuẩn lam là thylakoid. Các túi
thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành cấu trúc grana. Trên màng thylakoid chứa
các sắc tố chlorophyll α, β-carotene và xanthophyll, chúng thực hiện các chức năng
của ăng-ten thu nhận ánh sáng. Ngoài ra, vi khuẩn lam còn chứa enzyme RuBisCo
là enzyme chịu trách nhiệm cho việc cố định CO
2
trong chu trình Calvin [63].
1.1.1.2. Hình thái học vi khuẩn lam
Vi khuẩn lam đơn bào sống tự do hoặc đính kèm trong một bao nhầy. Sau đó
tiến hóa dẫn đến hình thành một chuỗi các tế bào được gọi là trichome. Khi
trichome được bao quanh bởi vỏ bọc, cấu trúc được gọi là một filament. Có thể có
nhiều trichome trong filament [18].
5
Thông thường hình thái của vi khuẩn lam thuộc vào hai loại tổ chức: đơn bào
hoặc tập đoàn và dạng sợi (hình 1.2).

được tạo thành từ một chuỗi dài các tế bào đặt trong một lớp vỏ khác để tạo thành
một "trichome". Quá trình phân chia của tế bào sợi Oscillatoria xảy ra trong cùng
một mặt phẳng. Vỏ bọc của sợi Oscillatoria thường khó phân biệt trong khi nó có
thể được nhìn thấy rõ ràng trong Lyngbya, đặc biệt là tại đỉnh sợi, Spirulina và
Arthrospira thì sợi có hình dạng xoắn ốc [23], [98].
Trichome của vi khuẩn lam thường không phân nhánh như ở Oscillatoria và
Lyngbya hoặc có thể được phân nhánh như ở Westiella, Hapalosiphon. Trong các
dạng nhánh, có dạng nhánh giả như ở Scytonema, Plectonema, Tylopothrix và các
dạng nhánh thật như ở Haphalosiphon, Stigonema [23].
Trong nhánh giả thường xuất hiện nhánh giả đôi. Do một sợi nhỏ gián đoạn
bởi một tế bào chết bị phình cả hai đầu, hoặc ít phổ biến hơn là bởi sự khác biệt của
tế bào dị hình. Các phân nhánh giả có thể là mảnh vỡ của trichome nảy mầm phát
triển tại chỗ, khi kết thúc chúng phát triển xuyên ra khỏi vỏ bọc của sợi mẹ [23].
Hình thái phức tạp nhất của vi khuẩn lam là sợi nhánh thật, chúng có thể
được tạo nên bởi một hàng tế bào duy nhất như trong Haphalosiphon hoặc nhiều
hàng tế bào như trong Stigonema. Phân nhánh này tạo ra bởi sự hình thành của
nhánh thật bên, cũng như trichome chính trở thành có răng như răng cưa. Nhánh
thật hình thành theo chiều dọc hoặc đôi khi xiên chéo. Chúng phát sinh bởi sự phân
chia tế bào theo phương vuông góc với trục chính của sợi [18], [98].
7
Một số filament hình thành các tế bào đặc trưng gọi là tế bào dị
hình(heterocyst), có chức năng cố định nitrogen tự do trong không khí. Tế bào dị
hình thường trong suốt, có thể lớn hơn tế bào dinh dưỡng, có vách tế bào dày với
các nốt u ở hai cực tế bào nối liền tế bào dị hình với tế bào dinh dưỡng [14].
1.1.1.3. Sinh lý học vi khuẩn lam
Vi khuẩn lam có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời nhờ sự có mặt của các
sắc tố quang hợp, gồm một hoặc hai loại diệp lục cùng với carotene và phycobilin.
Các sắc tố quang hợp ở trên thylakoid nằm trong tế bào chất.
Chất diệp lục
Chất diệp lục là một thành phần sinh hóa quan trọng trong bộ máy quang

hóa quang năng có hại, đặc biệt là bảo vệ cho chất diệp lục chống lại quá trình oxy
hóa [14], [47].
1.1.1.4. Điều kiện sinh thái
Vi khuẩn lam có sự phân bố rộng, có thể sống trong môi trường nước biển và
nước ngọt, đất ẩm và đá, sống tự do hoặc cộng sinh. Chúng còn có thể phát triển
mạnh trong các suối nước nóng, băng tuyết, trong sa mạc nóng, các vùng đất khô
cằn, trong các vùng nóng khô hạn và trong môi trường mà các vi tảo khác không thể
tồn tại, hay cả Bắc Cực, Nam Cực [21], [97], [104].
Khoảng 20% vi khuẩn lam được biết sống trong môi trường nước mặn, phần
lớn trong số chúng thực sự ở biển và tạo thành một lớp quan trọng của thảm thực
vật biển. Chúng sống ở các khu vực khác nhau của môi trường biển như đại dương,
vùng cửa sông, nước biển đọng, hồ muối cửa sông, hồ nước mặn nội địa, đầm lầy
nước mặn và chảo muối siêu mặn [90], [104].
Vi khuẩn lam có thể cộng sinh trong cơ thể bọt biển, amip, tiên mao sinh vật
đơn bào, tảo cát, tảo lục, thực vật có mạch hay cộng sinh với nấm trong địa y [81].
1.1.1.5. Dinh dưỡng
Phần lớn vi khuẩn lam là các sinh vật quang tự dưỡng hiếu khí. Đời sống của
chúng cần có nước, CO
2
, chất vô cơ và ánh sáng. Quang hợp là quá trình chính của
9
trao đổi chất và năng lượng. Tuy nhiên, trong tự nhiên một số loài có thể tồn tại
hoàn toàn trong bóng tối một thời gian dài. Hơn nữa, một số vi khuẩn lam còn có
khả năng dinh dưỡng dị dưỡng [21].
- Dinh dưỡng carbon
Vi khuẩn lam có khả năng sử dụng các chế độ khác nhau của quá trình trao
đổi carbon. Quang hợp, quá trình sản xuất các chất hữu cơ từ CO
2
và H
2

reductase đều cần thiết cho dinh dưỡng đạm của vi khuẩn lam [75].
1.1.1.6. Sinh sản
Vi khuẩn lam không có hình thức sinh sản hữu tính, chúng sinh sản dinh
dưỡng bằng cách phân đôi tế bào, tảo đoạn hoặc sinh sản vô tính bằng bào tử [4].
Ở những vi khuẩn lam đơn bào, sinh sản sinh dưỡng bằng cách phân đôi tế
bào ra làm 2,4,8 thẳng góc với chiều dài tế bào, hay theo hai mặt phẳng thẳng góc
(Merismopedia, cho ra tập đoàn dạng phẳng) hay theo ba chiều cho ra một khối dày.
Ở các vi khuẩn lam đa bào dạng sợi thì tách thành từng dạng sợi gọi là tảo
đoạn (hormogonia): tản đứt ra nhiều đoạn ngắn, cử động được, rời tản mẹ và mọc
thành sợi khác. Nhờ cử động trượt mà tảo đoạn truyền lan loài rất xa.
Ở những dạng có bao, tảo đoạn chui ra khỏi bao, chuyển động trong nước
theo hướng trục dài, sau đó dừng lại và nảy mầm thành sợi mới. Sự hình thành tảo
đoạn là một trong những dạng sinh sản phổ biến nhất của các tảo dạng sợi.
Một số vi khuẩn lam sinh sản vô tính bằng bào tử không roi, nội sinh hay
ngoại sinh. Bào tử được hình thành từ những tế bào sinh dưỡng và thường lớn hơn
những tế bào này, có màng dày bảo vệ, tránh những điều kiện bất lợi bên ngoài. Bào
tử vừa là cơ quan sinh sản vừa là giai đoạn nghỉ của vi khuẩn lam. Khi gặp điều
kiện thuận lợi, bào tử nảy mầm thành cơ thể mới.
1.1.2. Ứng dụng của vi khuẩn lam
1.1.2.1. Các hợp chất hoạt tính sinh học
Vi khuẩn lam đã được xác định là một nguồn các hợp chất hoạt tính sinh học
mới và phong phú. Hợp chất phân lập được thuộc nhóm polyketide, amid, alkaloid,
acid béo, indole và lipopeptide [5]. Các tài liệu cho thấy, đến nay đã có 19 chủng vi
khuẩn lam sản xuất được hơn 20 hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau. Hầu hết các
hợp chất hoạt tính sinh học phân lập từ vi khuẩn lam có bản chất lipopeptide. Phạm vi
hoạt động sinh học của các chất chuyển hóa thứ cấp phân lập từ vi khuẩn lam bao gồm
kháng khuẩn, kháng nấm, kháng tảo, kháng động vật nguyên sinh, và các hoạt động
chống virus [6].
11
Ví dụ, vi khuẩn lam Phormidium sp. có thể ức chế sự sinh trưởng của các

12
dibenzothiophene, pristine và n-octadecane. Tỷ lệ suy thoái của các hợp chất này đã
được nâng cao với sự hiện diện của vi khuẩn lam [6].
Vi khuẩn lam và các vi khuẩn liên quan cũng đã được sử dụng thành công
trong xử lý nước thải. Ví dụ, nuôi cấy Oscillatoria sp. 30501 BDU, Aphanocapsa
sp. BDU 16 và một loại vi khuẩn ưa mặn Halobacterium US 101 để xử lý một nhà
máy nước thải và kết quả làm giảm CaCl
2
đến mức không ức chế sự tồn tại và và
sinh sản của cá. Phormidium valderianum BDU 30501 được sử dụng để làm giảm
nồng độ phenol trong khi Oscillatoria boryana BDU 92181 được sử dụng để loại bỏ
sắc tố melanoidin từ nước thải [40], [85].
1.1.2.4. Làm phân bón sinh học
Vi khuẩn lam có tế bào dị hình và một số vi khuẩn lam không có tế bào dị
hình được biết đến với khả năng cố định nitrogen trong khí quyển. Sự màu mỡ của
nhiều vùng đất trồng lúa nhiệt đới có được chủ yếu là do hoạt động cố định đạm của
vi khuẩn lam. Một ước tính cho thấy rằng hơn 18 kg N/ ha/ năm được bổ sung vào
đất nhờ vi khuẩn lam [101].
Gần đây, vi khuẩn lam cố định đạm đã được báo cáo thống trị lớp vỏ sa mạc
trên toàn thế giới. Đây được coi là sự đóng góp đáng kể vào độ màu mỡ của đất sa
mạc và cuối cùng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật của sa mạc [29].
1.1.2.5. Chất nhũ hóa
Vi khuẩn lam ưa mặn chứa số lượng lớn exopolysaccharide (EPS), có thể
liên quan đến khả năng phục hồi dầu bằng cách giảm sức căng bề mặt, tăng dần độ
hòa tan và linh động của nó. EPS trong điều kiện kiềm được sử dụng để loại bỏ
thuốc nhuộm từ nước thải dệt may. Vi khuẩn lam sản xuất EPS là các Anabaena sp.
ATCC 33047 và Synechococcus sp. chịu kiềm [53].
1.1.2.6. Sản xuất năng lượng bền vững
Vi khuẩn lam là một nhóm lớn các vi khuẩn quang tự dưỡng oxygen, có thể
cố định CO

được chuyển đổi theo một quá trình hóa học và sau đó các hydrocarbon tạo ra được
chiết xuất. Các hydrocarbon có thể được sử dụng làm nhiên liệu vận chuyển ở dạng
nhiên liệu sinh học hoặc có thể được chuyển đổi thành ethanol bằng cách lên men
trong các điều kiện tối thiếu oxygen, hay với việc sử dụng lên men kỵ khí có thể
chuyển đổi thành khí CH
4
. Vi khuẩn lam có tính chất độc đáo làm cho chúng trở
thành một mô hình đầy hứa hẹn để chuyển đổi tất cả các nguồn carbon thành nhiên
liệu có giá trị [82], [94].
Sản xuất hydrogen
Vi khuẩn lam đã được sử dụng để sản xuất khí hydrogen, thành phần tạo nên
một nguồn năng lượng thay thế trong tương lai cho nguồn nhiên liệu hóa thạch bị giới
hạn. Các lợi thế của việc sử dụng hydrogen sinh học làm nhiên liệu là nó thân thiện
14
với môi trường tự nhiên, hiệu quả, có khả năng tái sinh và không có khí thải CO
2
trong
quá trình sản xuất và sử dụng nó. Sản phẩm hydrogen của vi khuẩn lam như là một
sản phẩm phụ của cố định đạm, khi vi khuẩn lam mang tế bào dị hình chứa
nitrogenase được nuôi cấy trong điều kiện thiếu nitrogen, hoặc bằng cách hồi phục
hoạt động các enzyme hydrogenase. Vi khuẩn lam có tế bào dị hình sản xuất hydrogen
hiệu quả hơn so với các loại loài không có tế bào dị hình. Trên 14 chi thuộc vi khuẩn
lam bao gồm cả Anabaena, Calothrix, Oscillatoria, Cyanothece, Nostoc,
Synechococcus, Microcystis, Gloeobacter, Aphanocapsa, Chroococcidiopsis và
Microcoleus được biết đến với khả năng sản xuất khí hydrogen trong các điều kiện
nuôi cấy khác nhau. Anabaena spp. có thể sản xuất một lượng đáng kể hydrogen.
Các tế bào Anabaena cylindrica thiếu nitrogen sản xuất lượng hydrogen cao nhất
(30 mLH
2
/L/giờ). Gloeocapsa alpicola tăng sản xuất hydrogen khi thiếu lưu huỳnh

thuận lợi hay tích cực hơn của việc sản xuất nhiên liệu sinh học tổng thể từ vi khuẩn
lam, mà cũng có thể làm giảm tổng chi phí của quá trình sản xuất năng lượng sinh
học [89].
Tuy nhiên, ngoài các ứng dụng quan trọng trên, một số vi khuẩn lam còn có
khả năng gây hiện tượng nở hoa nước trong một số thủy vực nước ngọt gây mất
cảnh quan, ô nhiễm môi trường do sự phân hũy của chúng khi chết. Một số loài còn
có khả năng sinh độc tố. Độc tố của vi khuẩn lam có thể gây chết động vật và ảnh
hưởng đến sức khỏe con người [16].
1.1.3. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lam
Một số các yếu tố môi trường đã được chứng minh có ảnh hưởng đến sự phát
triển của tế bào vi khuẩn lam. Hiệu quả của các các thông số môi trường có thể khác
nhau đáng kể giữa các loài do vi khuẩn lam có môi trường sống tự nhiên đa dạng.
Tuy nhiên, nói chung tốc độ tăng trưởng đã thể hiện có nhiều sự tương quan với
một vài yếu tố. Chúng bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện chất dinh dưỡng
như nồng độ nitrate và phosphate, oxygen hòa tan, nồng độ sắt và độ mặn của môi
trường xung quanh.
1.1.3.1. Ánh sáng
Ảnh hưởng của ánh sáng lên sự phát triển của vi khuẩn lam đã được nghiên
cứu rộng rãi. Tốc độ tăng trưởng tương quan với cường độ ánh sáng. Chiếu sáng 16
giờ sáng: 8 giờ tối không cho năng suất tốt hơn so với chiếu sáng liên tục và vi
khuẩn lam đã không yêu cầu thay đổi luân phiên ngày đêm của chu kỳ sáng
16
tối để đạt được một tốc độ tăng trưởng tối ưu. Thành phần quang phổ của ánh sáng
không quan trọng cho tăng trưởng, nhưng nó có thể có tác dụng nổi bật trên sắc tố
và sản xuất các độc tố [25].
1.1.3.2. Nhiệt độ
Nhiệt độ của môi trường nuôi cấy cũng đã được chứng minh có ảnh hưởng
đến tốc độ sinh trưởng và năng suất sinh khối của vi khuẩn lam. Phạm vi nhiệt độ
thích hợp cho sự sinh trưởng phụ thuộc vào từng loài. Sự đa dạng này được minh
họa bằng những loài sống ở nhiệt độ lên đến 73°C và không thể tồn tại ở nhiệt độ

kiềm. Độ mặn là yếu tố cụ thể với một số loài được tìm thấy ở biển, cửa sông và
môi trường nước ngọt. Một trong những ví dụ là Nodularia spumigena, đòi hỏi tăng
nồng độ natri clorua trong môi trường nuôi cấy để phát triển tốt. Chúng phát triển ở
nước mặn tốt hơn so với nước ngọt, nhưng thấp hơn so với nước biển. Bên cạnh độ
pH và độ mặn, nồng độ sắt, oxygen hoà tan, sự khuấy sục và sự hiện diện của vi
khuẩn dị dưỡng khác cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất sinh
khối [12], [100].
1.2. LIPID Ở VI KHUẨN LAM
Các thành phần chính của các tế bào tảo là các protein, carbohydrate và lipid
[10]. Trong đó, lipid là nguồn năng lượng dự trữ hiệu quả nhất. Lipid có vai trò như
chất cách điện của các cơ quan và hoormon, đồng thời là thành phần cấu trúc của
hầu hết các màng tế bào. Nó cũng có vai trò quan trọng đối với khả năng chịu stress
sinh lí của các vi sinh vật bao gồm vi khuẩn lam [91].
1.2.1. Cấu trúc lipid
Lipid là ester của axit béo và rượu, chúng bao gồm một nhóm lớn các hợp chất
hữu cơ có cấu trúc khác nhau như chất béo, sáp, phospholipid, glycolipid …[ 13].
Vi khuẩn lam có chứa nhiều acid béo. Các acid béo có thể là bão hòa hay
không bão hòa. Một số vi khuẩn lam dạng sợi có xu hướng có số lượng lớn (25-
60% tổng số) đa acid béo không bão hòa [60].
18
Hình 1.3. Lipid ở vi khuẩn lam (theo Nichols B. W., 1970) [57]
Triacylglycerol (TAG) là chất béo dự trữ phổ biến nhất và có thể tạo thành
80% lipid tổng số của vi khuẩn lam. Chúng bao gồm một phân tử glycerol liên kết
với ba acid béo, hoặc hai acid béo với vị trí thứ ba là nhóm phosphate
(phospholipid) hoặc carbohydrate (glycolipid). Acid béo bao gồm một chuỗi carbon
dài không phân nhánh. Bên cạnh đó có các lipid trung tính khác như
sulphoquinovosyl diglyceride, monogalactosyl diglyceride, digalactosyl diglyceride
và phosphatidyl glycerol [31], [91].
1.2.2. Quá trình tổng hợp lipid
Lipid tổng hợp dựa trên các hợp chất carbon tạo ra từ CO

protein và acid nucleic. Cả điều kiện bên ngoài và bên trong đều có thể hạn chế sự
tổng hợp lipid, chẳng hạn như sự dư thừa các chất dinh dưỡng, tốc độ phản ứng
enzyme. Sản xuất các chất béo dự trữ đặc biệt là nguồn tài nguyên năng lượng lớn
và do đó thường xảy ra ở điều kiện sinh trưởng giảm [74].
1.2.3. Ứng dụng của lipid vi khuẩn lam
1.2.3.1. Sản xuất biodiesel
Nhiên liệu sinh học là nguồn nhiên liệu tái tạo hấp dẫn cho các động cơ
diesel, được sản xuất nhờ quá trình chuyển vị ester một mono alcoholic, trong đó
các chất béo trung tính phản ứng với một mono-alcohol (thường là methanol hoặc
ethanol) với xúc tác của các enzyme [35], [45].
Nhiên liệu sinh học thường được sản xuất từ các loại cây có dầu như hạt cải
dầu, đậu tương, hướng dương và cọ. Tuy nhiên, hạn chế lớn của các cây này là
chúng cạnh tranh với các nguồn thực phẩm của chúng ta về đất nông nghiệp và
20
nước [65]. Vi tảo được đề xuất là ứng cử viên tiềm năng cho sản xuất nhiên liệu
sinh học bởi một số lí do:
Vi tảo có hiệu suất dầu cao nhất trong số các cây trồng lấy dầu đa dạng khác.
Có thể trồng được vi tảo một cách dễ dàng trong nước biển, nước lợ và đất
không canh tác. Chúng không cạnh tranh với các nguồn tài nguyên nông nghiệp
truyền thống. Vi tảo canh tác không cần thuốc diệt cỏ hoặc thuốc trừ sâu.
Vi tảo phát triển rất nhanh chóng và nhiều loài tảo có lượng dầu phong phú.
Mức dầu 20 – 50% là phổ biến ở vi tảo. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, lượng
dầu lí tưởng có thể đạt 56 – 60% tổng sinh khối khô bằng kỹ thuật di truyền hoặc kỹ
thuật nuôi cấy dị dưỡng [38].
Vì vậy, việc sử dụng các vi tảo có thể là một sự thay thế phù hợp vì tảo sản
xuất dầu sinh học hiệu quả nhất trên hành tinh, là một nguồn sinh khối linh hoạt và
có thể sớm trở thành một trong những cây trồng nhiên liệu tái tạo quan trọng nhất
của trái đất [45].
Đối với vi khuẩn lam, chúng có các thuộc tính cho phép được xem là một
trong những nguyên liệu có triển vọng cho năng lượng sinh học: chúng chứa một

lipid với hàm lượng cao. Tuy nhiên vi khuẩn lam có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất và
năng suất lipid cao nhất trong môi trường nuôi cấy tăng trưởng theo cấp số nhân [86].
Spirulina cũng được lựa chọn sử dụng nhiều nhất trong chế biến các nguyên liệu
lỏng [82].
Mặt khác, một so sánh gần đây trong các chủng vi tảo khác nhau cho thấy
mặc dù vi khuẩn lam sở hữu năng suất sinh khối cao nhất nhưng nó chỉ chứa hàm
lượng lipid thấp, điều này chứng tỏ sự tiêu tốn cao trong quá trình tổng hợp lipid.
Khoảng 2.000 loài vi khuẩn lam đã được xác định nhưng thông tin liên quan đến
sản xuất nhiên liệu sinh học từ các loài này hoặc các thông số liên quan như đặc
điểm sinh hoá, tốc độ tăng trưởng và năng lượng của các loài khác nhau đang còn ít
[28], [50], [86].
Để chọn ra loài phù hợp để sản xuất quy mô lớn, một loạt các sửa đổi quan
trọng về hàm lượng lipid, năng suất, tốc độ tăng trưởng là chìa khoá để sản xuất
nhiên liệu sinh học [31].
1.2.3.2. Nguồn thực phẩm có giá trị cho người và động vật
Vi khuẩn lam có thể chứa một lượng lipid (chất béo và dầu) đáng kể với các sản
phẩm tương tự như các loại dầu thực vật. Các chất béo của một số loài vi khuẩn lam
cũng rất giàu acid béo thiết yếu như C
18
linoleic (18:02ω6) và y-linolenic (18:03ω3)
và các dẫn xuất của acid C
20
, acid eicosapentaenoic (20:05ω3) và acid arachidonic
(20:04ω6). Những acid béo là thành phần thiết yếu của chế độ ăn uống của con
người và động vật, đồng thời trở thành thức ăn phụ gia quan trọng trong nuôi trồng
thủy sản [13].
22
1.2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tích lũy lipid của vi tảo
Vi tảo có khả năng tồn tại trong những điều kiện đa dạng và khắc nghiệt, đôi
khi lipid tế bào thu được bất thường từ những vi tảo này [79]. Hơn nữa, một số vi

Tuy nhiên, hoạt động sinh tổng hợp các acid béo vẫn được duy trì trong một số loài
tảo trong điều kiện như vậy, miễn là có đủ ánh sáng và CO
2
cho quang hợp [96]
Nitrogen là chất dinh dưỡng quan trọng nhất ảnh hưởng đến chuyển hóa lipid
trong tảo. Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự sinh tổng hợp và tích lũy lipid gia tăng
trong điều kiện giới hạn nitrogen. Ngược lại với lipid phân cực trong điều kiện đủ
nitrogen, lipid trung tính ở dạng TAG là thành phần ưu thế của lipid trong tế bào
thiếu nitrogen [84].
1.2.4.2. Ánh sáng
Ánh sáng là yếu tố quan trọng nhất cho quang hợp, không có ánh sáng đời
sống tự dưỡng không thể duy trì hoặc phát triển. Nhiều nghiên cứu cho thấy, vi
tảo phát triển ở điều kiện cường độ ánh sáng khác nhau sẽ có những thay đổi
đáng kể trong thành phần hóa học, hàm lượng sắc tố và hoạt động quang hợp
[71] . Hơn nữa, cường độ và bước sóng ánh sáng khác nhau đã được báo cáo làm
thay đổi sự trao đổi lipid dẫn tới sự thay đổi trong thành phần lipid vi tảo. Cường
độ ánh sáng cao dẫn đến oxy hóa gây thiệt hại đến hàm lượng acid béo không no,
nhưng cũng cần thiết cho sự tổng hợp của C16:1 và làm thay đổi nồng độ acid
béo trong vi tảo [36].
Thông thường, cường độ ánh sáng thấp dẫn đến sự hình thành chất béo phân
cực, đặc biệt là lipid phân cực trên màng liên kết với lục lạp, trong khi cường độ
ánh sáng cao làm giảm hàm lượng lipid phân cực tổng số với một sự gia tăng đồng
thời số lượng chất béo trung tính, chủ yếu là TAG [59].
24
1.2.4.3. Nhiệt độ
Nhiệt độ đã được chứng minh có ảnh hưởng lớn đến thành phần acid béo của
vi tảo. Một xu hướng chung theo hướng tăng acid béo bất bão hòa với nhiệt độ giảm
và tăng acid béo bão hòa với nhiệt độ ngày càng tăng đã được quan sát thấy ở nhiều
vi tảo và vi khuẩn lam [70], [78].
Thường được chấp nhận rằng, nhiều thay đổi trong cấu trúc lipid làm thay

Bảng 1.3. Hàm lượng lipid tổng số của một số chủng vi khuẩn lam
(theo Sharathchandra., 2011) [83]
Vi khuẩn lam Hàm lượng lipid tổng số (%)
Oscillatoria calcuttensis
Oscillatoria acuminata
Nostoc linckia
Calothrix fusca
Lyngbya limnetica
Phormidium purpurescens
Microcystis aeruginosa
Lyngbya dendrobia
Oscillatoria perornata
Phormidium ambiguum
Oscillatoria amoena
Scytonema bohnerii
Oscillatoria chlorina
25,70±0,14
24,65±0,21
18,45±0,07
22,60±0,28
18,10±0,14
26,45±0,21
28,15±0,21
10,55±0,07
14,10±0,14
10,48±0,10
18,63±0,18
22,22±0,32
16,62±0,16
Lipid tổng số của 13 loài vi khuẩn lam nước ngọt phân lập từ môi trường