Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm

Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018

KHẢO SÁT MƠI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG NHÂN TẠO THÍCH HỢP
CHO VI TẢO SCENEDESMUS SP. TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM
Bùi Thị Yến Ngọc, Trần Thị Ngọc Mai
Trường ĐH Tài nguyên và Mơi trường TP. HCM
*Email:
TĨM TẮT
Đề tài: “Khảo sát mơi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo scenedesmus sp. Trong
phịng thí nghiệm”, được tiến hành nhằm xác định môi trường tốt nhất để nuôi trồng tảo
Scenedesmus với mục đích giữ giống, nghiên cứu loại tảo này trong phịng thí nghiệm và phục vụ
cho việc kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm Biogas, hướng đến giá trị kinh tế của chất thải
sau hầm.
Thí nghiệm được tiến hành trong hai môi trường BG-11 và Jaworski. Qua q trình theo dõi
thí nghiệm trong 15 ngày chúng tơi thấy ở môi trường Jaworski cho mật độ thấp hơn so với môi
trường BG-11, sự gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, trong 5 ngày đầu tiên tảo ở giai
đoạn thích ứng, 5 ngày tiếp theo mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng của hàm số mũ, sau
đó mật độ giảm ứng với pha tàn lụi. Mật độ cao nhất ứng với các môi trường BG-11 và JM lần lượt
là 5.200.000 tế bào/ml và 4.875.000 tế bào/ml. Số lượng tảo trong môi trường BG-11 tăng nhanh ở
những ngày giữa chu kỳ tăng cao nhất ở ngày thứ 11 với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng
trung bình là 412.083±235.625 tế bào/ ngày. Với mơi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt
379.167± 313.889 tế bào/ ngày và đạt cao nhất vào ngày thứ 12 là 1.250.000 tế bào/ngày.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tảo là sinh vật sản xuất đóng vai trị rất quan trọng trong hệ sinh thái thủy vực. Chúng là
nguồn thức ăn có chất lượng dinh dưỡng cao và số lượng dồi dào. Đăc biệt những lồi có kích thước
nhỏ bé mà người ta thường gọi là vi tảo vì chúng là thức ăn khơng thể thay thế của các lồi ấu trùng
vốn có kích thước miệng rất nhỏ.
Ngồi ra, giá trị của tảo khơng chỉ thể hiện qua việc tảo có khả năng xử lý nước thải mà nó cịn
thể hiện ở khả năng có thể chiết tách dầu từ tảo. Tảo sản xuất dầu ngay trong tế bào khi quang hợp
với thành phần dầu lên đến 80 % khối lượng khô. Theo tiêu chuẩn đánh giá của ASTM (American
Society for Testing Material), dầu từ tảo có thuộc tính tương tự các loại dầu thơ tiêu chuẩn nhưng an

tồn hơn nhờ nhiệt độ phát cháy cao hơn, ít độc hại, khơng gây hiệu ứng nhà kính, có thể sử dụng
trực tiếp cho động cơ diesel hoặc pha trộn với các loại dầu có nguồn gốc khác theo tỷ lệ khác nhau.
Dầu tảo là một loại nhiên liệu sinh học đầy triển vọng trong tương lai, nó có thể thay thế cho các
loại nhiên liệu hóa thạch, góp phần bảo vệ mơi trường.
Qua nhiều khảo sát đánh giá cho thấy vi tảo là vi sinh vật tiềm năng để sản xuất chất béo
nguyên liệu do chúng có khả năng quang hợp mạnh, phát triển nhanh kể cả trong những điều kiện
khắc nghiệt mà các loại cây trồng khơng thể chịu được. Chúng có thể tận dụng nitrogen và phospho
trong nước thải của nông nghiệp, cơng nghiệp và cả nước thải đơ thị, có khả năng hấp thụ CO2 sinh
ra do quá trình đốt nhiên liệu (Zhou, Ge et al., 2013). Đặc biệt là khả năng cho thu hoạch rất nhanh
chỉ từ 7-10 ngày (Mata, Martins et al., 2010) và lượng chất béo tích lũy khá cao.
93


The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018
Vì vậy, việc tìm ra môi trường nhân tạo giúp nhân nhanh sinh khối tảo Scenedesmus để phục
vụ cho mục đích trên là rất cần thiết. Do đó đề tài “Khảo sát mơi trường tăng trưởng nhân tạo thích
hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phịng thí nghiệm” được thực hiện. Từ đó, có thể tìm ra được
điều kiện ni cấy phù hợp nhằm thu được lượng chất béo nhiều nhất phục vụ cho việc sản xuất
biodiesel. Đây là một hướng đi mới mang lại tiềm năng phát triển bền vững kinh tế xã hội khi vừa
giải quyết được các vấn đề môi trường cũng như vấn đề thiếu hụt năng lượng.
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1. Đối tƣợng
Đối tượng nghiên cứu của đề tài được kế thừa từ kết quả nghiên cứu luận văn của khóa 01
(niên khóa 2012 - 2016). Sau đó, giống tảo thuần Scenedesmus đã được phân lập và nuôi giữ tại
phịng thí nghiệm Khoa Mơi trường - Trường Đại học Tài ngun và Mơi trường Thành phố Hồ Chí
Minh.
Tảo sau khi phân lập đã được đem đi định danh tại Công ty dịch vụ và thương mại Nam Khoa.
Định danh bằng phương pháp giải trình tự gen 18sRNA và tra cứu trên BLAST SEARCH.
Môi trường nuôi cấy vi tảo bao gồm BG-11 và Jaworski.
2.2. Phƣơng pháp thực hiện

2.2.1. Phương pháp bảo quản giống vi tảo
Vi tảo được bảo quản ở môi trường lỏng và lưu trữ trong tủ lạnh suốt quá trình sử dụng.
2.2.2. Phương pháp nhân giống vi tảo
Tiến hành nhân giống vi tảo Scenedesmus trong môi trường dinh dưỡng từ thể tích nhỏ (ống
nghiệm 20 mL) sang thể tích lớn hơn (erlen 500 mL).
Khu vực nhân giống được bố trí đèn chiếu sáng 800 - 1500 Lux và sục khí liên tục, nhiệt độ
được khống chế từ 27 - 32 oC. Trong quá trình nhân giống cần theo dõi mật độ vi tảo.
2.2.3. Phương pháp nuôi trồng vi tảo
Vi tảo Scenedesmus được nuôi trên 2 môi trường dinh dưỡng nhân tạo: BG-11 và Jaworski
trong 15 ngày. Theo dõi tốc độ tăng trưởng và tìm ra mơi trường tối ưu để nuôi sinh khối vi tảo.
Tiến hành nuôi vi tảo trong các erlen dung tích 500 ml, với mật độ tảo ban đầu lần lượt là
300000 tế bào/ml, lặp lại 3 lần. Lắp đèn chiếu sáng với cường độ 800 - 1500 Lux và sục khí liên
tục. Kiểm tra mật độ tế bào tảo hằng ngày.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát tốc độ tăng trƣởng và điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus trong môi trƣờng
thử nghiệm
3.1.1. Diễn biến nồng độ Chlorophyll a trong thí nghiệm ni tảo trong 15 ngày
Dựa vào đồ thị ở Hình 3.1, ta thấy diễn biến nồng độ Chlorophyll a ở thí nghiệm ni như sau:
Cả hai mơi trường BG-11 và JM, có nồng chlorophyll a tăng đều từ ngày 0 cho đến ngày 12
trong chu kì ni, sau đó có xu hướng giảm dần từ ngày thứ 13. Ngày đầu tiên ở mơi trường BG-11
đạt 136,05 µg/L tăng đến ngày thứ 12 chlorophyll a đạt 561,603 µg/L. Mơi trường JM có nồng đồ
chlorophyll a thấp hơn so với mơi trường BG-11, chỉ đạt 106,44 µg/L vào ngày 0 tăng đến ngày thứ

94


Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018
12 chlorophyll a đạt 490,2 5µg/L. Có thể thấy rằng, với mật độ ban đầu là 300.000 tế bào/ml, các
điều kiện pH, nhiệt độ, ánh sáng,… được duy trì ở mức ổn định; tiến hành bổ sung dinh dưỡng, sục
khí CO2 đầy đủ, thì vi tảo Scenedesmus sẽ sinh trưởng và phát triển tốt, quá trình quang hợp, hấp

thụ và sử dụng ánh sáng hiệu quả đã làm cho nồng độ chlorophyll a ổn định trong suốt chu kì ni
và ít bị biến động.

Hình 3.1. Diễn biến nồng độ Chlorophyll a (µg/L) theo ngày trong hai mơi trường dinh dưỡng
ni thí nghiệm.
3.2. Khảo sát tốc độ tăng trƣởng và điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus trong các môi
trƣờng dinh dƣỡng nhân tạo
3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của tảo
a. Độ pH

Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn biến động của độ pH trong hai môi trường thử nghiệm.
pH trong bể nuôi vi tảo có sự thay đổi khơng lớn trong suốt q trình thí nghiệm, biến động pH
vừa phản ánh mật độ tế bào, vừa cho thấy lượng NO3-, CO2 được hấp thu ít hay nhiều. Ngồi ra sự
phát triển nhanh chóng của vi tảo với mật độ cao sẽ có liên hệ mật thiết với dinh dưỡng, khi hàm
lượng dinh dưỡng không đáp ứng đủ, quần thể xuất hiện tảo chết làm năng lượng CO2 tăng dẫn đến
pH giảm. Nhưng khi mật độ tảo được duy trì ở mức vừa phải, tạo được sự cân bằng hệ đệm trong
nước làm pH ít thay đổi và ổn định.
95


The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018
b. Nhiệt độ

Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn biến động của nhiệt độ trong hai mơi trường thử nghiệm.
Trong suốt q trình thí nghiệm, nhiệt độ khơng có sự biến động lớn, nhiệt độ trung bình ở mơi
trường BG-11 là 31.5±0,65 và mẻ 2 là 31.4±0,6. Theo Quyang Hu và Milton (2004) trích bởi Đào
(2007), cho rằng Scenedesmus có thể chịu được khoảng nhiệt độ rộng cho sự tăng trưởng là từ 1542 oC với nhiệt độ tối ưu là 30- 35 oC. Trong đó, khoảng nhiệt độ ni của mơi trường BG-11 (29,733,2) và mơi trường JM (29,5-33,1), nhìn chung đều nằm trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho sự
phát triển của vi tảo Scenedesmus dimorphus. Kết quả nhiệt độ thí nghiệm cũng tương đương so với
cơng trình nghiên cứu của Shih - Hsin Ho và cộng sự, nhiệt độ duy trì ở khoảng 28 oC hoặc kết quả
nghiên cứu của Đặng Thị Thanh Hòa (2007), nhiệt độ ở khoảng từ 28-31 oC hoặc kết quả nghiên

cứu luận văn của Đào Nguyễn Khánh Linh (2016), nhiệt độ nằm trong khoảng từ 27,2-31,4 oC. Tuy
nhiên, nhiệt độ trong nghiên cứu của Jong - il Choi và cộng sự chỉ ở 20 oC, thấp hơn nhiệt độ trong
thí nghiệm. Nhiệt độ thấp hơn 15 oC có thể làm chậm tốc độ sinh trưởng và nhiệt độ cao hơn 42 oC
sẽ gây chết tế bào tảo (Quyang Hu và Milton, 2004).
c. Cường độ chiếu sáng

Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn biến động của cường độ ánh sáng trong hai môi trường thử nghiệm.

96


Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018
Trong thời gian thí nghiệm cường độ ánh sáng thay đổi liên tục vì có những ngày mưa xen
những ngày nắng. Đèn được bật chiếu sáng liên tục 24 h và bể nuôi được che chắn bằng giấy bạc để
tránh thất thốt ánh sáng vào những ngày có mưa và vào buổi tối; những ngày nắng gắt thì vẫn bật
đèn nhưng sẽ mở giấy bạc để duy trì cường độ chiếu sáng phù hợp. Cường độ ánh sáng trung bình ở
mơi trường BG-11 là 940,6 ±31,9 lux và mơi trường JM là 877,6 ± 65,03 lux. Nhìn chung, cường
độ ánh sáng trong suốt thời gian thí nghiệm thích hợp cho sự phát triển của vi tảo Scenedesmus.
Theo Riko Rinaldi et al. (2015) để tránh hiện tượng ức chế ở Scenedesmus dimorphus thì nguồn
sáng phải dưới 50 µmol.m-2.s-1 (2600 lux) và ánh sáng tối thiểu là 11 µmol.m-2.s-1 (600 lux)
(Doughpen Dittamart et al, 2014). Kết quả thí nghiệm tương với nghiên cứu của Riko Rinaldi et al.
3.2.2. Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus trong các môi trường dinh dưỡng nhân tạo
Tảo Scenedesmus được bố trí trong các môi trường khác nhau với mật độ tế bào ban đầu là
như nhau (300.000 tế bào/mL). Theo dõi mật độ vi tảo để xác định thời gian thích hợp thu hoạch vi
tảo và bắt đầu mẻ mới. Ở thời điểm vi tảo phát triển với mật độ cao nhất cũng chính là cuối pha tăng
trưởng và chuẩn bị vào pha tăng trưởng chậm rồi suy tàn. Đây cũng là lúc dinh dưỡng trong tế bào
vi tảo cao nhất. Sau 15 ngày thí nghiệm diễn biến mật độ tế bào vi tảo trong các mơi trường ni
được thể hiện trong Hình 3.5.

Hình 3.5. Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus trong hai mơi trường thí nghiệm.

Hình 3.6. Diễn biến tốc độ tăng trưởng trên hai môi trường dinh dưỡng nuôi thử nghiệm.

97


The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018
Qua đồ thị 3.5 ta thấy ở môi trường Jaworski cho mật độ thấp hơn so với môi tường BG-11, sự
gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, trong 5 ngày đầu tiên tảo ở giai đoạn thích ứng, 5
ngày tiếp theo mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng của hàm số mũ, sau đó mật độ giảm
ứng với pha tàn lụi. Mật độ cao nhất ứng với các môi trường BG-11 và JM lần lượt là 5.200.000 tế
bào/ml và 4.875.000 tế bào/ml.
Hình 3.6 cho thấy số lượng tảo trong môi trường BG-11 tăng nhanh ở những ngày giữa chu kỳ
tăng cao nhất ở ngày thứ 1 với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng trung bình là
412.083±235.625 tế bào/ ngày. Với môi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 379.167±
313.889 tế bào/ ngày và đạt tốc độ tăng trưởng cao nhất vào ngày thứ 12 là 1.250.000 tế bào/ngày.
Theo dõi vi tảo Scenedesmus trong 15 ngày chúng tôi nhận thấy ngày vi tảo đạt mật độ cao
nhất vào ngày thứ 12. Trong khi ở thí nghiệm của Hịa (2007) thì một chu kì của vi tảo
Scenedesmus kéo dài khoảng 9 ngày, ngày đạt mật độ cao nhất vào ngày thứ 4-5 trong chu kì. Chu
kỳ và thời điểm cực đạt của hai thí nghiệm khác nhau có thể do mơi trường ni cấy khác nhau.
Theo Kiệt (2007) chu kỳ của Chlorella khoảng 10 ngày khi nuôi trong bình tam giác 500 ml.
4. KẾT LUẬN
Vi tảo Scenedesmus sinh trưởng và phát triển tốt ở 2 môi trường dinh dưỡng nhân tạo BG-11
và JM trong 12 ngày và mật độ đạt cực đại vào ngày 12 với mức độ bố trí ban đầu từ 300.000 tế
bào/mL. Mơi trường dinh dưỡng Jaworski cho mật độ thấp và màu ít xanh hơn so với vi tảo sinh
trưởng trong môi trường BG-11. Do đó, mơi trường ni cấy vi tảo Scenedesmus phù hợp là
BG-11.
REFERENCES
1. Đặng Thị Thanh Hòa, Trần Thị Mỹ Xuyên - “Phân lập và tìm hiểu sự tăng trưởng của
Scenedesmus (Chlorophyll a) trong một số mơi trường”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm

nghiệp. vol. 16, pp. 146-150, 2007.
2. Đặng Hoàng Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền (1999) - Công nghệ sinh học vi tảo. Trung tâm
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia.
3. Cao Tuấn Kiệt (2007) - Thử nghiệm nuôi sinh khối chlorella sp. trong môi trường nước ngọt.
Luận văn tốt nghiệp. Khoa thủy sản. Trường Đại học Nơng Lâm Tp. HCM.
4. Trần Thị Hồng Đào (2007) - Bước đầu phân lập, khảo sát ảnh hưởng môi trường và mật độ
nuôi cấy lên sự tăng trưởng Scenedesmus. Luận văn tốt nghiệp. Khoa thủy sản. Trường Đại học
Nông Lâm Tp. HCM.
5. Lê Văn Cát và ctv - Nước nuôi thủy sản chất lượng và giải pháp cải thiện chất lượng nước. Nxb.
Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2006.

98


Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018
INVESTIGATION OF ARTIFICIAL GROWTH MEDIUM SUITABLE FOR
SCENEDESMUS SP. IN THE LABORATORY
Bui Thi Yen Ngoc, Tran Thi Ngoc Mai
HCMC University of Natural Resources and Environment
Email:
ABSTRACT
Topics: "Investigation of artificial growth medium suitable for Scenedesmus sp. in the
laboratory", the aim was to determine the best environment for growing Scenedesmus algae for the
purpose of breeding, researching this algae in the laboratory and for the combined treatment of
animal waste water.
The experiment was conducted in two BG-11 and Jaworski medium. During the 15 day followup period, we found that in Jaworski medium for lower density than BG-11 medium, the first 5 days
of algal adaptive phase, the next 5 days the density increases rapidly with the growth phase, then the
density decreases with the decay phase. The highest desity of BG-11 and JM mediums was
5,200,000 cells / ml and 4,875,000 cells / ml respectively. The number of algal in BG-11 increased
rapidly in the midst of the 11th day, with 1,100,000 cells / day, an average growth of 412,083 ±

235,625 cells / day. JM medium growth reached 379,167 ± 313,889 cells / day and reached the
highest on the 12th day is 1,250,000 cells / day.
Keywords: artificial growth, microalgae, scenedesmus sp.

99