Khảo sát chế độ ánh sáng thích hợp cho tích lũy astaxanthin ở vi tảo haematococcus pluvialis ở điều kiện phòng thí nghiệm

BAN QUẢN LÝ KHU NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO TP.HCM
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

BÁO CÁO NGHIỆM THU

KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ ÁNH SÁNG THÍCH HỢP
CHO TÍCH LŨY ASTAXANTHIN Ở VI TẢO
Haematococcus pluvialis
CHỦ NHIỆM NDNC
(Ký tên)

Th.S Nguyễn Thị Kim Liên
CƠ QUAN QUẢN LÝ

CƠ QUAN CHỦ TRÌ

(Ký tên, đóng dấu xác nhận)

(Ký tên, đóng dấu xác nhận)

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
THÁNG 12/2015


TĨM TẮT
Đề tài khảo sát chế độ ánh sáng thích hợp cho tích lũy astaxanthin ở vi tảo
Haematococcus pluvialis trong điều kiện phịng thí nghiệm được thực hiện từ tháng
1 đến tháng 12 năm 2015 tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp
Công nghệ cao. Nghiên cứu gồm ba nội dung: (1) chọn lọc môi trường tối ưu để
nhân sinh khối tảo H. pluvialis, (2) ảnh hưởng của các loại ánh sáng khác nhau đến
vòng đời tăng trưởng của tảo H. pluvialis, (3) ảnh hưởng của chế độ ánh sáng đến

hiệu quả tích lũy astaxanthin của H. pluvialis. Nội dung 3 được tiến hành theo mơ
hình ni cấy hai pha, trong đó ở pha I tảo được ni cấy dưới điều kiện tối ưu để
đạt mật độ tế bào cực đại, sau đó chuyển sinh khối tảo vào pha II sốc cường độ ánh
sáng (120μmol/m2/s 180 μmol/m2/s) và thời gian chiếu sáng (16 giờ, 24 giờ).
Kết quả ghi nhận, trong bốn mơi trường nghiên cứu thì mơi trường RM tảo
đạt mật độ tế bào cực đại, hàm lượng astaxanthin, trọng lượng khô là cao nhất với
các giá trị tương ứng 5,13x105 TB/ml, 487 μg/l, 2,32 g/l. Tảo H. pluvialis đều có
khả năng phát triển trên 4 loại ánh sáng (trắng, xanh, đỏ, tím) nhưng tảo sinh trưởng
và phát triển mạnh nhất ở ánh sáng trắng (mật độ tế bào cực đại là 5,53 TB/ml, hàm
lượng astaxanthin 469,33 μg/l và trọng lượng khô 2,35 g/l) và thấp nhất là ánh sáng
đỏ (mật độ tế bào cực đại là 2,6 TB/ml, hàm lượng astaxanthin 66,67 μg/l và trọng
lượng khô 0,62 g/l).
Kết quả ni tảo theo mơ hình ni cấy hai pha cho thấy, cường độ chiếu
sáng cao, thời gian chiếu sáng kéo dài dưới nhiệt độ cao đã làm tăng hiệu quả tích
lũy astaxanthin trong tế bào. Ở cường độ chiếu sáng là 120 μmol/m2/s và nhiệt độ là
350C, tảo chuyển sang giai đoạn bào nang hoàn chỉnh là sớm nhất với hàm lượng
astaxanthin, trọng lượng khô cao nhất là 4618,67 μg/l, 4,44 g/l tương ứng. Cơng
thức thí nghiệm sốc thời gian chiếu sáng 24 giờ với nhiệt độ là 330C thì hàm lượng
astxanthin và trọng lượng khơ thu được cao nhất với giá trị là 3076,8 μg/l, 3,72 g/l.

i


MỤC LỤC

TRANG

Tóm tắt

i

Mục lục

ii

Danh sách các chữ viết tắt

v

Danh sách các bảng

vi

Danh sách các hình ảnh

vii

Thơng tin đề tài

1

Mở đầu

2

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1. Đặc điểm sinh học của tảo Haematococcus pluvialis

3

1.1.1. Vị trí phân loại

3

1.1.2. Đặc điểm hình thái

3

1.1.3. Sinh trưởng

5

1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis

6

1.2. Tổng quan về astaxanthin

7

1.2.1. Nguồn cung cấp astaxanthin

8

1.2.1.1. Astaxanthin tổng hợp hóa học

8

1.2.1.2. Astaxanthin có nguồn gốc tự nhiên

8

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy astaxanthin

11

1.3. Một số kết quả nghiên cứu về tảo H. pluvialis

12

1.3.1. Nghiên cứu trong nước

12

1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới

14

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

15

2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

15

ii

2.2. Nội dung nghiên cứu

15

2.3. Vật liệu nghiên cứu

15

2.3.1. Chủng tảo giống

15

2.3.3. Hóa chất thí nghiệm

15

2.3.4. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

16

2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm

17

2.4.1. Nhân giống tảo H. pluvialis trong phịng thí nghiệm

17

2.4.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm

17

2.4.2.1. Chọn lọc mơi trường, thiết lập điều kiện cơ bản nhân sinh

18

khối H. pluvialis ở qui mô bình ni
2.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của loại ánh sáng đến vịng đời tăng

18

trưởng của H. pluvialis ở qui mơ bình ni
2.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ ánh sáng đến hiệu quả tích

19

lũy astaxanthin của H. pluvialis ở qui mơ bình ni
2.5. Chỉ tiêu theo dõi

21

2.6. Phương pháp xác định mật độ tế bào

21

2.7. Phương pháp định lượng hàm lượng sắc tố

21

2.8. Phương pháp phân tích trọng lượng khô của tảo

22

2.9. Phương pháp xử lý số liệu

22

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

23

3.1. Hình thái tế bào và các giai đoạn đặc trưng của tảo H. pluvialis

23

3.2. Chọn lọc môi trường, thiết lập điều kiện cơ bản nhân sinh khối

25

H. pluvialis ở qui mơ bình 10 lít
3.2.1. Ảnh hưởng của các môi trường dinh dưỡng lên mật độ và trọng
lượng khô của tảo H. pluvialis

iii

25

3.2.2. Ảnh hưởng của các môi trường dinh dưỡng lên hàm lượng sắc

28

tố chlorophyll a và astaxanthin của tảo H. pluvialis
3.3. Ảnh hưởng của các loại ánh sáng đến vòng đời tăng trưởng của

30

H. pluvialis ở qui mơ bình ni 10 lít
3.4. Ảnh hưởng của chế độ ánh sáng đến hiệu quả tích lũy

32

astaxanthin của H. pluvialis ở qui mơ bình ni
3.4.1. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến hiệu quả tích lũy

33

astaxanthin của H. pluvialis
3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng đến hiệu quả tích lũy

38

astaxanthin của H. pluvialis
3.4.3. Tỷ lệ astaxanthin/chlorophyll a của vi tảo H. pluvialis

44

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

46

4.1. Kết luận

46

4.2. Đề nghị

46

TÀI LIỆU THAM KHẢO

47

PHỤ LỤC

51

iv


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT

THUẬN NGỮ TIẾNG VIỆT

CTV

Cộng tác viên

TB

Tế bào

MĐTB

Mật độ tế bào

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

TLK

Trọng lượng khơ

TN

Thí nghiệm

KL

Kết luận

MT

Mơi trường

CT

Cơng thức

ĐC

Đối chứng

v


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng
2.1

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

Tựa bảng
Thành phần dinh dưỡng của môi trường C, RM, F/2 và B
Mật độ tế bào của H. pluvialis ở 4 loại môi trường RM, C, B và F2
(x104)
Trọng lượng khô của H. pluvialis ở 4 loại môi trường RM, C,
B và F2
Hàm lượng chlorophyll a của H. pluvialis trong 4 môi trường
nuôi cấy
Hàm lượng astaxanthin của H. pluvialis khi gây sốc bằng
cường độ chiếu sáng khác nhau
Trọng lượng khô của H. pluvialis khi gây sốc bằng cường độ
chiếu sáng khác nhau
% astaxanthin/trọng lượng khô của tảo H. pluvialis ở cường độ
chiếu sáng 120 μmol/m2/s
. Hàm lượng astaxanthin của tảo H. pluvialis khi gây sốc bằng
thời gian chiếu sáng khác nhau
Trọng lượng khô của tảo H. pluvialis khi gây sốc bằng thời
gian chiếu sáng khác nhau
% astaxanthin/TLK của tảo H. pluvialis ở thời gian chiếu sáng
là 24 giờ
Tỷ lệ astaxanthin/chlorophyll a của tảo H. pluvialis ở các giai đoạn
khác nhau

vi

Trang

15

25

26

28

33

35

36

39

40

41

44


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
Tựa hình

Hình
1.1
1.2

Sự thay đổi hình thái trong vòng đời của H. pluvialis
Năm pha tăng trưởng trong ni vi tảo (Lavens và
Sorgeloos, 1996)

Trang
4
5

Bể ni tảo ngồi trời sản xuất astaxanthin sinh khối và
1.3

astaxanthin dạng bột tại Trung Quốc (Lovatelli và ctv,

10

2009)
2.1

Sơ đồ bố trí các thí nghiệm

17

2.2

Các loại ánh sáng khác nhau trong thí nghiệm

19

Sự thay đổi hình thái tế bào trong vịng đời của tảo
3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6
3.7
3.8
3.9

H. pluvialis (độ phóng đại x400)
Sự thay đổi màu sắc của tảo H. pluvialis ở quy mơ bình ni
10 lít
Sự thay đổi mật độ tế bào của H. pluvialis ở 4 loại môi
trường RM, C, B và F2
Trọng lượng khô của H. pluvialis ở 4 loại môi trường RM,
C, B và F2
Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll a của H. pluvialis trong
4 môi trường nuôi cấy
Sự thay đổi hàm lượng astaxanthin của H. pluvialis trong 4
môi trường nuôi cấy
Mật độ tế bào thay đổi theo thời gian thí nghiệm (x400 lần)
Sự biến động mật độ tế bào của H. pluvialis dưới các loại
ánh sáng khác nhau
Trọng lượng khô của H. pluvialis ở 4 loại ánh sáng khác nhau

vii

23

24

25

25

28

28
29
30
30


3.10

3.11

3.12

3.13
3.14

Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll a của H. pluvialis ở 4
loại ánh sáng khác nhau
Sự thay đổi hàm lượng astaxanthin của H. pluvialis ở 4 loại

ánh sáng khác nhau
Sự thay đổi hàm lượng astaxanthin của H. pluvialis khi gây
sốc bằng cường độ chiếu sáng khác nhau
Trọng lượng khô của H. pluvialis khi sốc bằng cường độ
chiếu sáng khác nhau
Sinh khối tảo chứa astaxanthin

31

31

32

33
35

Hình thái tế bào và hàm lượng sắc tố của tảo H. pluvialis
3.15

dưới kính hiển vi quang học với độ phóng đại 400 lần ở các

35

cường độ chiếu sáng khác nhau
3.16

3.17

3.18

Sự thay đổi hàm lượng astaxanthin của tảo H. pluvialis khi
gây sốc bằng thời gian chiếu sáng khác nhau
Trọng lượng khô của H. pluvialis khi gây sốc bằng thời gian
chiếu sáng khác nhau
Sự thay đổi màu sắc của tảo H. pluvialis ở các thời gian
chiếu sáng khác nhau

37

38

39

Hình thái tế bào và hàm lượng sắc tố của tảo H. pluvialis
3.19

dưới kính hiển vi quang học với độ phóng đại 400 lần ở các
thời gian chiếu sáng khác nhau

viii

40


THÔNG TIN ĐỀ TÀI
1. Tên nội dung nghiên cứu: Khảo sát chế độ ánh sáng thích hợp cho tích lũy
astaxanthin ở vi tảo Haematococcus pluvialis trong điều kiện phịng thí nghiệm
2. Chủ nhiệm đề tài: Th.S Nguyễn Thị Kim Liên
3. Cơ quan chủ trì: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao
4. Thời gian thực hiện: Từ tháng 1/2015 đến tháng 12/2015

5. Kinh phí được duyệt: 148.129.000 đồng
6. Mục tiêu của nội dung nghiên cứu
Chọn được mơi trường thích hợp để ni sinh khối tảo H. pluvialis
Chọn được loại ánh sáng thích hợp tăng trưởng của H. pluvialis
Chọn được chế độ ánh sáng thích hợp để tích lũy astaxanthin của tảo
H. pluvialis
7. Sản phẩm nội dung nghiên cứu: Báo cáo khoa học và quy trình ni tảo
H. pluvialis 2 pha.

1


MỞ ĐẦU
Astaxanthin là dẫn xuất của β-carotenoid, có giá trị dinh dưỡng cao được sử
dụng phổ biến trong nuôi trồng thủy sản (bổ sung màu sắc trong cá cảnh, cơ thịt cá
hồi), công nghiệp thực phẩm (chất tạo màu tự nhiên), dược phẩm (chất chống oxy
hóa, tăng cường miễn dịch và chống ung thư) và thực phẩm chức năng. Ở một số
lồi vi sinh vật như nấm, vi khuẩn có khả năng tổng hợp astaxanthin nhưng hàm
lượng astaxanthin nội bào của chúng rất thấp. Trong khi đó, vi tảo lục
Haematococcus pluvialis có khả năng tích lũy astaxanthin lên tới trên 4% sinh khối
khơ (Yuan và ctv, 2000).
Astaxanthin được tích lũy ở tế bào tảo H.pluvialis trong suốt quá trình
chuyển từ giai đoạn sinh dưỡng sang giai đoạn bào xác. Ở điều kiện môi trường tối
ưu, các tế bào tảo H.pluvialis duy trì ở trạng thái sinh dưỡng và astaxanthin được
tích lũy ở mức độ thấp. Khi gặp các điều kiện môi trường bất lợi như: thiếu hụt nitơ,
photpho, tỷ lệ C/N cao hoặc độ mặn, cường độ ánh sáng, nhiệt độ cao, q trình tích
lũy astaxanthin sẽ được tăng cường như một phản ứng bảo vệ của cơ thể. Vì vậy,
hiện nay sản xuất astaxanthin từ loài vi tảo này đang được đặc biệt quan tâm nghiên
cứu. Astaxanthin từ H. pluvialis đã được thế giới nghiên cứu và ứng dụng từ rất lâu,
chúng được sử dụng làm thuốc chống oxy hóa, chất phụ da tạo màu cho các sản

phẩm nơng nghiệp, làm thức ăn cho cá hồi, cá koi, cá dĩa và gia cầm… Tại Việt
Nam astaxanthin cũng đã bắt đầu được quan tâm nghiên cứu tìm hiều về điều kiện
nuôi cấy, ảnh hưởng của ánh sáng, nồng độ muối nitrate, HCO3, … lên q trình
tích lũy của astaxanthin trong tế bào H. pluvialis cũng đang được triển khai. Vì vậy,
vi tảo H. pluvialislà một trong những nguồn nhiều tiềm năng trong sản xuất
astaxanthin cần được nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng tích lũy astaxanthin và ly
trích astaxanthin đạt hiệu suất cao hướng đến ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản.
Xuất phát từ tình hình thực tế trên chúng tôi thực hiện nội dung nghiên cứu “Khảo
sát chế độ ánh sáng thích hợp cho tích lũy astaxanthin ở vi tảo Haematococcus
pluvialis trong điều kiện phịng thí nghiệm”.

2


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm sinh học của tảo Haematococcus pluvialis
1.1.1. Vị trí phân loại
Vị trí của Haematococcus pluvialis trong hệ thống phân loại như sau (Smith, 1950):
Ngành: Chlorophyta
Lớp: Chlorophyceae
Bộ: Volvocales
Họ: Chlamydomonadales
Giống: Haematococcus
Lồi: Haematococcus pluvialis
1.1.2. Đặc điểm hình thái
Haematococcus pluvialis (H. pluvialis) là một loài vi tảo lục, nước ngọt, đơn
bào thuộc nhóm tảo lục hai roi và có khả năng chuyển động ở giai đoạn sinh dưỡng
(Riley và ctv, 1983). Sinh sản vơ tính bằng cách nhân đơi. Hình thái tế bào của H.
pluvialis có sự biến đổi khác nhau trong chu trình sống của chúng. Tế bào có hai

dạng, tương ứng với đặc điểm sinh trưởng: tế bào sinh dưỡng và nang bào tử (cyst).
Tế bào sinh dưỡng: màu xanh, dạng cầu hoặc elip với đường kính khoảng 10
- 20 μm, có thể chuyển động nhờ hai roi. Trong điều kiện thuận lợi, phần lớn tế bào
ở dạng sinh dưỡng, có hàm lượng chlorophyll a, b và tiền carotenoit, đặc biệt là βcarotene và lutein cao. Sinh trưởng quang tự dưỡng khi có ánh sáng (Bubrick, 1991)
và dị dưỡng trong tối (Riley và ctv, 1983).
Nang bào tử: khi gặp điều kiện bất lợi (cạn kiệt dinh dưỡng, cường độ ánh
sáng cao, nhiệt độ cao, stress muối,…) tế bào sẽ hình thành nang bào tử và hình thái
thay đổi sang dạng cyst. Tế bào dạng hình cầu, mất roi, khơng cịn khả năng di
động. Thành tế bào dày lên, đường kính của tế bào tăng lên đột ngột tới 40 – 50 μm
(Lorenz và ctv, 2000). Ngoài ra, những tế bào nang này có hàm lượng carotenoid
thứ cấp như echinenone, canthaxanhthin và astaxanthin cao trong khi đó hàm lượng
chlorophyll và tiền carotenoid lại giảm (Droop, 1994). Tốc độ sinh trưởng của H.
pluvialis ở giai đoạn này giảm, tế bào tích lũy một lượng lớn astaxanthin. Ban đầu,
3


astaxanthin chủ yếu được hình thành tập trung quanh nhân và q trình được tiếp
diễn tới khi tồn bộ tế bào chuyển sang màu đỏ (Lee và Soh, 1991). Các tế bào dạng
cyst có hàm lượng astaxanthin đạt khoảng 5% trọng lượng khô (Renstrom và ctv,
1981). Thời gian chuyển pha mất khoảng vài tuần dưới điều kiện quang tự dưỡng
(Droop, 1995). Cùng lúc với sự thay đổi hàm lượng sắc tố và protein nội bào, trong
đó diễn ra sự tích lũy astaxanthin cao. Theo một số công bố cho thấy hàm lượng
chlorophyll khơng thay đổi trong suốt q trình tích lũy astaxanthin (Hagen và ctv,
1993) nhưng trong nghiên cứu của Spery (1970) lại cho rằng hàm lượng này có xu
hướng giảm đi.
Nhiều cơng trình nghiên cứu trên thế giới về vòng đời của vi tảo H. pluvialis
đã chỉ ra rằng sinh trưởng của loài tảo này trải qua 4 giai đoạn với hình thái, kích
thước tế bào, hàm lượng sắc tố và proetin nội bào khác nhau. Theo Kobayashi và
ctv vòng đời của H. pluvialis trải qua các giai đoạn như sau:

Hình 1.1. Sự thay đổi hình thái trong vịng đời của H. pluvialis
(I) Giai đoạn tế bào sinh dưỡng: tế bào hình elip, chuyển động bằng hai roi,
phân chia tế bào để gia tăng số lượng. Hàm lượng carotenoid trong tế bào thấp.
(II) Giai đoạn tế bào nang: các tế bào sinh dưỡng chuyển sang dạng màu nâu,
hình khối cầu, mất hai roi. Trong suốt giai đoạn nang bào, mức độ sinh tổng hợp
carotenoid và protein tăng lên (Kobayashi và ctv, 1997).
(III) Giai đoạn tế bào nang hoàn chỉnh: tế bào nang đã hồn chỉnh, bất động,
tích lũy hàm lượng carotenoid cao nhất.

4


(IV) Giai đoạn nảy mầm: xảy ra sự tổng hợp chlorophyll và protein xuất hiện
sự phân giải carotenoid.
Trong vòng đời của tảo, tế bào sinh dưỡng chứa hàm lượng cao chlorophyll
và protein nhưng hàm lượng carotenoid rất thấp. Khi quá trình bao nang kèm theo
việc giảm sút hàm lượng chlorophyll và protein. Tế bào trưởng thành và tăng quá
trình sinh tổng hợp carotenoid, giảm protein. Sự nảy mầm cùng với tổng hợp
chlorophyll, protein và giảm carotenoid. Sự bao nang, trưởng thành và chín thường
được quan sát dưới kính hiển vi. Sự tích lũy carotenoid/chlorophyll được thể hiện
qua các thơng số để phân biệt giữa các tế bào sinh dưỡng (lục), các tế bào cịn non
(nâu) và tế bào chín (đỏ). Tỷ lệ astaxanthin/chlorophyll a vào khoảng 0,5; 1,0 và 7,0
trong tế bào sinh dưỡng, non và chín.
1.1.3. Sinh trưởng
Sinh trưởng là sự gia tăng về số lượng so với số lượng ni cấy ban đầu
(pelczar và ctv, 1977; trích bởi Pinij Kungvankij, 1988). Sinh trưởng của tảo nuôi
trong điều kiện vô trùng được đặc trưng bởi năm pha sau:
Hàm tăng trưởng
của tảo

1. Pha lage
2. Pha log
3. Pha ngừng tăng trưởng tương đối
4. Pha ổn định
5. Pha suy tàn

Thời gian ni
Hình 1.2. Năm pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo (Lavens và Sorgeloos, 1996).
 Pha gia tốc dương
Tế bào tích cực hoạt động để gia tăng kích thước đến kích thước bình thường
của chúng. Dù mơi trường thuận lợi, dinh dưỡng phong phú, song số lượng vi tảo cịn ít
5


và cần thời gian cho sự thích nghi sinh lý của sự chuyển hóa tế bào để phát triển, như
các mức enzyme, các chất chuyển hóa liên quan đến sự phân chia tế bào và sự cố định
cacbon, cho nên cuối phase này mỗi sinh vật mới bắt đầu phân chia. Sự gia tăng số
lượng vi tảo trên một đơn vị thời gian không lớn, tảo tăng trưởng chậm.
 Pha logarite
Mơi trường cịn thuận lợi cho tảo phát triển, tảo hấp thu dinh dưỡng mạnh
hơn, sinh sản với tốc độ nhanh hơn. Số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân, số lượng
quần thể vi tảo đạt đến một giá trị nhất định.
 Pha gia tốc âm
Số lượng vi tảo lớn nên các yếu tố dinh dưỡng, ánh sáng, pH, CO2, hay các
yếu tố lý hóa khác bắt đầu hạn chế sinh trưởng. Mặc dầu có giảm so với phase
logarit nhưng tốc độ sinh trưởng của quần thể vẫn còn nhanh.
 Pha cân bằng
Yếu tố hạn chế và tốc độ tăng trưởng của tảo cân bằng nhau làm số lượng tảo
sinh ra và số lượng tảo chết đi cân bằng nhau. Số lượng quần thể đạt cực đại.
 Pha tàn lụi

Sau khi đạt giá trị cực đại, chất lượng nước xấu đi và dinh dưỡng suy kiệt
đến mức không thể duy trì tăng trưởng. Khả năng sinh sản của tảo mất dần, mật độ
tế bào giảm nhanh và cuối cùng sụt giảm.
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis
Ánh sáng là nguồn cung cấp năng lượng chính điều khiển phản ứng quang
hóa của vi tảo. Vì vậy, các khía cạnh như cường độ, chất lượng quang phổ và chu
kỳ sáng cần được xem xét. Cường độ ánh sáng đóng một vai trị quan trọng, nhưng
yêu cầu về cường độ ánh sáng thay đổi rất lớn theo độ sâu của môi trường nuôi và
mật độ nuôi tảo: ở độ sâu lớn và nồng độ tế bào cao thì cường độ ánh sáng phải tăng
để có thể xun qua được mơi trường ni (1000lux là thích hợp với các bình
erlenmeyer, 5000 – 10000lux cho các dung tích lớn hơn). Có thể là ánh sáng tự
nhiên hay ánh sáng của đèn huỳnh quang. Cường độ ánh sáng quá lớn có thể ức chế
sự quang hợp (Lavens và Sorgeloos, 1996). Cường độ ánh sáng tối ưu cho sinh
trưởng của H. pluvialis dao động từ 2 - 24 klux (Fan và ctv, 1994; Garcia Malea và
cvt, 2006; Kang và ctv, 2007).
6


Nhiệt độ tối ưu đối với phiêu sinh thực vật thường từ 200 đến 240C, mặc dù
nhiệt độ này có thể thay đổi theo thành phần của môi trường nuôi, các lồi và các
dịng ni. Hầu hết các lồi vi tảo ni trồng phổ biến có thể chịu được nhiệt độ
trong khoảng 160C - 270C. Nhiệt độ thấp hơn 160C sẽ làm chậm sinh trưởng, trong
khi nhiệt độ cao hơn 350C sẽ gây chết một số loài (Lavens và Sorgeloos, 1996).
Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của H. pluvialis dao động từ 15 - 270C (Lee và
Soh, 1991; Smith, 1950).
pH là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của tảo. Sự biến động pH trong
thủy vực phụ thuộc rất lớn vào q trình quang hợp và hơ hấp của tảo. Qua quang
hợp, tảo hấp thu CO2 mạnh nên làm tăng pH lên rất cao; khi hô hấp, vi tảo thải CO2
nhiều vào môi trường làm pH giảm (Trịnh Trường Giang, 1997; Nguyễn Trọng
Nho, 2002; trích bởi Phạm Thị Diệu Thơm, 2008). Tỷ lệ hàm lượng CO2, CO32-,

HCO3- trong môi trường dinh dưỡng xác định giá trị pH của mơi trường. Mỗi giống
lồi tảo sinh trưởng tốt trong một mơi trường có trị số pH nhất định, pH môi trường
quá cao hay quá thấp đều làm chậm tốc độ tăng trưởng của tảo. pH tối ưu cho sự
phát triển của H. pluvialis nằm trong khoảng từ 6,5 - 8.(Lorenz và Cysewski, 2000).
Nguồn dinh dưỡng bao gồm đa lượng và vi lượng. Dinh dưỡng đa lượng phải
được cung cấp với lượng lớn (carbon, nitơ, phospho, canxi,…). Tốc độ sinh trưởng
của H. pluvialis cao khi nồng độ nitơ và phospho cao. Các nguyên tố vi lượng chỉ
cần cung cấp với hàm lượng thấp, dao động từ mức μm/l đến mg/l. Một số dinh
dưỡng vi lượng cần thiết cho sinh trưởng của tảo đã được biết gồm sắt, boron,
mangan, đồng và các vitamin,… (Kang và ctv, 2007).
1.2. Tổng quan về astaxanthin
Astaxanthin (3, 3’- dihydroxy β, β carotene- 4,4 - dione) là một sắc tố, dẫn
xuất của β-carotene, có giá trị kinh tế cao được sử dụngphổ biến trong nuôi trồng
thủy sản giúp tăng chất lượng và màu sắc thịt cá hồi, làm cá cảnh có màu sắc rực rỡ.
Bên cạnh đó astaxanthin cịn ứng dụng trong cơng nghiệp thực phẩm, thực phẩm
chức năng. Hoạt tính chống oxy hóa của chúng cao hơn gấp 10 lần so với các loại
carotenoit khác như β- carotene, zeaxanthin, lutein, canthaxanthin và cao hơn gấp
500 lần so với α-tocopherol (Suh và ctv, 2006). Ngoài ra, do khả năng ngăn chặn
một số loại ung thư, kích thích hệ thống miễn dịch cao hơn so với β-carotene và α7


tocopherol nên hiện nay, ứng dụng của astaxanthin còn được mở rộngtrong lĩnh vực
y dược học (Lorenz và Cysewski, 2000;Miki 1991; Suh và ctv, 2006). Mặc dù một
số loài vi sinh vật như nấm men Phaffiarhodozyma có khả năng tổng hợp
astaxanthin nhưng hàm lượng astaxanthin nội bào của chúng rất thấp (Bon và ctv,
1997; Chumpolkukwong và ctv, 1997). Trong khi đó, vi tảo lục Haematococcus
pluvialis có khả năng tích lũy astaxanthin lên tới trên 4% sinh khối khô (Hata và
ctv, 2001). Vì vậy, hiện nay sản xuất astaxanthin từ lồi vi tảo này đang được đặc
biệt quan tâm nghiên cứu.
1.2.1. Nguồn cung cấp astaxanthin

1.2.1.1. Astaxanthin tổng hợp hóa học
Astaxanthin tổng hợp hóa học có cấu trúc tương tự như cấu trúc tự nhiên. Đó
là nguồn carotenoid được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy
sản (NTTS). Tuy nhiên, nhu cầu gia tăng thức ăn tự nhiên và chi phí cao của nguồn
sắc tố tổng hợp đã thúc đẩy sự nghiên cứu để tìm ra nguồn sắc tố có nguồn gốc tự
nhiên có tiềm năng cho sự cơng nghiệp hóa (Ciapara và ctv, 2006).
Ngồi ra, theo Gupta và ctv (2006), việc sử dụng sắc tố tổng hợp gây ảnh
hưởng suy thối mơi trường. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh cần phải có những
chất tạo màu tự nhiên là những chất có thể thay thế cho các chất tổng hợp hóa học.
Trong ngành cơng nghiệp thức ăn thủy sản đã tìm ra những nguồn sắc tố tự nhiên,
thân thiện với môi trường nuôi để cải tiến sự tạo sắc tố và gia tăng khả năng chấp
nhận thương mại, tiềm năng lớn cho những carotenoid có nguồn gốc từ thực vật để
tạo ra sắc tố trong NTTS. Từ đó, mở đường cho nhiều ngành công nghiệp thức ăn
thủy sản để xúc tiến sản phẩm của họ từ nguồn thiên nhiên như một nguồn nguyên
liệu tạo sắc tố.
1.2.1.2. Astaxanthin có nguồn gốc tự nhiên
 Astaxanthin có nguồn gốc động vật
Carotenoid tự nhiên có nguồn gốc động vật, cụ thể là nguồn sắc tố có được
từ phế phẩm giáp xác, là những nguồn giàu astaxanthin và được sử dụng trong công
thức thức ăn như chất phụ gia (Gupta và ctv, 2006). Phế phẩm giáp xác có được do
sự thu gom trong suốt q trình hoạt động chế biến của cua, tơm và tơm hùm.
Thơng thường, những phụ phẩm này chứa muối khống (15–35%), protein (25–
8


50%), chitin (25–35%), lipids, và các sắc tố (Lee and Peniston, 1982). Sắc tố
carotenoid chứa trong các phụ phẩm này đã được nghiên cứu và xác định. Hàm
lượng carotenoid trong phụ phẩm của tôm và cua thay đổi trong khoảng 119 - 148
µg/g. Những phế phẩm này cũng chứa một số lượng nhỏ lutein, zeaxanthin và
astacene (sắc tố nâu đỏ) (Shahidi and Botta,1994).

 Astaxanthin có nguồn gốc thực vật
Astaxanthin từ nấm
Hơn 2 thập kỷ qua, nấm men đỏ Phaffia rhodozyma đã được nghiên cứu rộng
rãi vì khả năng sản xuất ra astaxanthin của chúng. Rất nhiều báo cáo đã tập trung
vào nghiên cứu vào ảnh hưởng của dinh dưỡng hoặc nguồn carbon khác nhau trong
nhiều hình thức ni để sản xuất ra sinh khối nấm men và astaxanthin. Nhiều tác giả
đã tập trung nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện nuôi để tạo ra sản lượng lớn
astaxanthin hoặc trong thí nghiệm thử nghiệm về sự tạo sắc tố trên họ cá hồi với
khẩu phần ăn có chứa Phaffia, đã cho hiệu quả đạt được tương tự như thí nghiệm
của chúng tôi trên astaxanthin tổng hợp. Các nhà khoa học khác đã tập trung nghiên
cứu sự tối ưu hóa cải tiến di truyền trên các chủng nấm men tương tự nhằm gia tăng
sản lượng astaxanthin. Hiện tại nấm men đã được bán trên thị trường với dạng bột
nguyên chất như nguồn astaxanthin, protein, và các dưỡng chất khác trong tự nhiên
và được sử dụng như nguồn nguyên liệu sản xuất thức ăn cho họ cá hồi. Chúng
được sản xuất bởi q trình lên men tự nhiên với sự kiểm sốt chặt chẽ các yếu tố
mơi trường vì vậy thu được một cách hiệu quả một sản phẩm với % hàm lượng
astaxanthin cao (8,000 µg/g) (Igene, 2003) (Ciapara và ctv, 2006). Hơn nữa, nhiều
nghiên cứu đã chứng minh rằng astaxanthin được chiết xuất từ nấm men Phaffia có
sự tích lũy hàm lượng cao nhất trong cá và tôm nuôi (Lovatelli và ctv, 2009).
Astaxanthin từ tảo
Một số vi tảo với đặc tính phát triển nhanh chóng và chứa hàm lượng cao
astaxanthin đã được nghiên cứu và sử dụng như chất tạo sắc tố trong NTTS. Đó là
nguồn tạo sắc tố chính trong cá cảnh và cá nhiệt đới, là nguyên nhân tạo ra màu
vàng, đỏ và các màu sắc khác ở các lồi cá, là nguồn chứa carotenoid mà sinh vật có
thể lấy được từ chuỗi thức ăn. Đặc biệt là Haematococcus pluvialis đã được nghiên
cứu, đánh giá các yếu tố và điều kiện khác nhau ảnh hưởng tới sự tăng trưởng và tối
9


ưu hóa quy trình sản xuất tạo ra astaxanthin. Tuy nhiên, theo ý kiến một số chuyên

gia ở Trung Quốc, chi phí sản xuất astaxanthin từ loại vi tảo này cao hơn so với chi
phí sản xuất từ nấm men. Điều này tạo nên sự cạnh tranh về giá của sản phẩm trên
thị trường trong nước và quốc tế (Lovatelli và ctv, 2009).

Hình 1.3. Bể ni tảo ngồi trời sản xuất astaxanthin sinh khối và astaxanthin
dạng bột tại Trung Quốc (Lovatelli và ctv, 2009)
Ở Nhật, bột tảo Haematococcus đã được chấp thuận như nguồn thực phẩm
tạo sắc tố đỏ tự nhiên và là sắc tố trong thức ăn cá. Ngoài ra, ở Canada và ở Mỹ
Haematococcus được sử dụng như là 1 sắc tố bổ sung trong thức ăn cho cá hồi và
chúng được sử dụng như sắc tố trong NTTS với nhiều chức năng như: (1) chất
chống oxy hóa, (2) tiền chất của hormone, (3) gia tăng tính miễn dịch, (4) tiền chất
của hoạt tính vitamin A, tham gia trong sinh sản, (6) tăng trưởng, (7) sự quang bảo
vệ. Các nhà nghiên cứu đề nghị carotenoid như là chất dinh dưỡng cần thiết nên bổ
sung trong tất cả các khẩu phần ăn của ĐVTS với nồng độ tối thiểu là 5–10 ppm
(Lorenz và ctv, 2000).
Tảo lam Spirulina cũng là nguồn sắc tố quan trọng và là nguồn cung cấp
dinh dưỡng. Lồi tảo này được ni rộng khắp thế giới và được như chất bổ sung
trong khẩu phần ăn của người và cá nuôi. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng Spirulina
gia tăng sự tạo sắc tố có ý nghĩa trên tôm sú Penaeus monodon và những tôm nuôi
khác. Bên cạnh đặc tính tạo sắc tố, Spirulina là nguồn thức ăn bổ sung có các lợi ích
khác như gia tăng hiệu quả sử dụng thức ăn (Lovatelli và ctv, 2009).
Tảo 2 roi, Dunaliella salina là nguồn chứa β-carotene, được sử dụng như
nguồn thức ăn tạo màu tự nhiên trong ngành công nghiệp thức ăn thủy sản. Trong
10


điều kiện ni thích hợp, một số dịng tảo D. salina được báo cáo là tích lũy khoảng
10% carotenoid chứa phần lớn là β-carotene. Giá trị sinh học của β-carotene lớn
hơn khi được sử dụng với dầu thực vật. Sự nghiên cứu sản xuất thương mại của βcarotene tự nhiên từ tảo D. salina là nguồn quan trọng hiện nay và đang phát triển
quy mô công nghiệp (Gupta và ctv, 2006).

Ngồi ra, astaxanthin cịn được sản xuất từ các nguồn tảo khác như Chlorella
vulgaris, Chlorococcum sp. (Ciapara và ctv 2006), và Arthospira maxima (Gupta và
ctv, 2006).
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tích lũy astaxanthin
Khả năng tích lũy astaxanthin ở H. pluvialis cũng bị phụ thuộc rất nhiều vào
những thông số môi trường sau (Johnson và ctv, 1991).
Ánh sáng là yếu tố quan trọng kích thích q trình sinh tổng hợp caroenoid,
đặc biệt là astaxanthin ở H. pluvialis. Cường độ ánh sáng tối ưu cho tổng hợp, tích
lũy astaxanthin ở H. pluvialis dao động từ 75 – 100 klux. Cường độ ánh sáng trong
khoảng từ 60 đến 90 μmol/m2/s, các tế bào tảo Haematococcus pluvialis tăng
trưởng tốt nhất. Trong khi cường độ ánh sáng thấp hơn từ 15 đến 30 μmol/m2/s hoặc
cao hơn160 μmol/m2/s tảo tăng trưởng kém, không phù hợp với tăng trưởng theo
cường độ ánh sáng tối ưu. Sinh khối thu được theo cường độ ánh sáng khác nhau là
1,1; 1,9; 2,2 và 2,7 g/l tương ứng với 30, 60, 75 và 90 μmol/m2/s (Park, 2011). Tuy
nhiên khả năng sinh tổng hợp carotenoid còn phụ thuộc vào chất lượng ánh sáng
(dưới ánh sáng xanh hiệu quả hơn ánh sáng đỏ).
Nhiệt độ: Khi cường độ ánh sáng cao, thời gian chiếu sáng dài, nhiệt độ cao
(trên 300C) và môi trường nghèo dinh dưỡng (như thiếu nitơ và phot pho) sẽ xảy ra
q trình sinh tổng hợp astaxanthin khi đó quá trình phân chia tế bào sẽ chậm lại. H.
pluvialis sản xuất astaxanthin như một phản ứng bảo vệ cơ thể khi trong mơi trường
có cường độ tia cực tím cao (Tjahjono và ctv, 1994; Fan và ctv, 1994). Cường độ
ánh sáng cao là một trong những yếu tố hiệu quả để kích thích tổng hợp astaxanthin
do đó thường được dùng để tăng sản xuất astaxanthin (Choi và ctv, 2011). Theo báo
cáo của Tripathi và cộng sự (2002) (trích Smith, 1950) thì nhiệt độ thích hợp cho sự
tích lũy astaxanthin là 350C trong điều kiện này thì tế bào vi tảo sinh trưởng dị
dưỡng. Tjahjono và cộng sự (1994) thì cho rằng nhiệt độ cao ít khi được sử dụng để
11


kích hoạt q trình tích lũy astaxanthin vì theo kết quả nghiên cứu thu được cho

thấy nhiệt độ cao làm giảm đáng kể lượng sinh khối nên làm giảm tổng năng suất
astaxanthin.
Yếu tố dinh dưỡng: Giới hạn nguồn nitơ là yếu tố chìa khóa cho tổng hợp và
tích lũy asataxanthin (Kobayashi và ctv, 1992). Phospho trong điều kiện thiếu hụt
phosphate, H. pluvialis có thể tích lũy một lượng lớn asataxanthin (Harker và ctv,
1996; Boussiba and Vonshak, 1991).
1.3. Một số kết quả nghiên cứu về tảo H. pluvialis
1.3.1. Nghiên cứu trong nước
Đặng Diễm Hồng và ctv (2012) đã nghiên cứu về sự tích lũy của astaxanthin
do chế độ chiếu sáng và làm mới mơi trường có nồng độ nitrate tăng trong việc nuôi
cấy H. pluvialis. Kết quả của nghiên cứu cho thấy, khi nồng độ nitrate trong môi
trường nuôi cấy tăng lên gấp 4 lần thì mật độ tế bào cực đại tăng 25%, đạt 0,95 ×
106 TB/ml. Đồng thời, ni cấy H. pluvialis trong mơi trường có nồng độ nitrate
cao và kết hợp với việc điều chỉnh chế độ chiếu sáng, làm mới môi trường đã được
chứng minh là phương pháp hiệu quả để đạt mật độ tế bào cao. Mật độ tế bào cực
đại của H. pluvialis đạt 3,2 × 106 TB/ml sau 22 ngày nuôi ở môi trường RM -4X
(nồng độ NaNO3 là 1200 mg/l), chiếu kết hợp ánh sáng trắng và UV với cường độ
chiếu tương ứng là 4,3 klux và 1,4 klux, chu kỳ sáng tối 16:8 giờ trong đó 10 giờ
chiếu ánh sáng trắng và 6 giờ chiếu ánh sáng trắng kết hợp UV là 6 giờ. Ở công
thức chiếu sáng với cường độ 2,5 klux, chu kỳ sáng tối 12:12 và công thức chiếu
sáng với cường độ cao (4,3 klux), chu kỳ sáng tối 16:8 giờ, mật độ tế bào cực đại
đạt tương ứng là 0,9 × 106 TB/ml và 1,8 × 106 TB/ml sau 19 ngày nuôi cấy.
Lê Thị Thơm và ctv (2013) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nitrate
trong môi trường nuôi cấy lên sinh trưởng của H. pluvialis ở cấp độ bình tam giác
250 ml.Các nồng độ nitrate thí nghiệm gồm 219, 438, 876, 1314, 1752, 2190 mg/L,
trong đó nồng độ nitrate 876mg/L (tức nồng độ nitrate cao gấp 4 lần so với môi
trường RM cơ bản) được xác định là thích hợp nhất cho sinh trưởng của lồi vi tảo
này. Tại nồng độ nitrate thích hợp nêu trên, mật độ tế bào, hàm lượngchlorophyll a
và astaxanthin đạt cao nhất là 1,74 × 106 TB/ml, 2081 μg/L, 1053 μg/L, tương ứng.
Tỷ lệ tế bào sinh dưỡng ở nồng độ nitrate này cao hơn so với các nồng độ khác và

12


hàm lượng protein có xu hướnggiảm dần theo thời gian ni cấy ở tất cả các cơng
thức thí nghiệm.
Lưu Thị Tâm và ctv (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối
NaCl lên sinh trưởng và tích lũy astaxanthin của H. pluvialis. Thí nghiệm được tiến
hành theo mơ hình ni cấy 2 pha, trong đó ở pha một tảo được nuôi cấy dưới điều
kiện tối ưu để đạt mật độ tế bào cực đại, sau đó chuyển sinh khối tảo vào pha thứ
hai sốc muối với nồng độ NaCl của môi trường là 0,8%, 1,5% và 2,5%. Kết quả cho
thấy, nồng độ NaCl cao trong môi trường gây ra sự ức chế sinh trưởng và tăng
cường sự tích lũy astaxanthin trong tế bào. Ở nồng độ NaCl 2,5%, tế bào tảo chuyển
sang giai đoạn bào xác sớm nhất với hàm lượng astaxanthin tăng nhanh từ 10 pg/tế
bào lên 48 pg/tế bào sau khi chuyển sang pha hai 15 ngày. Ngoài ra, các kết quả xác
định hàm lượng lipid tổng số cũng cho thấy sự tích lũy astaxanthin và lipid trong tế
bào H. pluvialis xảy ra đồng thời. Hàm lượng lipid đạt cao nhất là 19 ± 1,3% và 26
± 0,12%, tương ứng ở cơng thức thí nghiệm sốc muối 1,5% và 2,5% sau khi chuyển
sang pha hai 10 ngày.
Đinh Đức Hồng và ctv (2011), đã nghiên cứu vịng đời của vi tảo lục H.
pluvialis trong điều kiện phịng thí nghiệm. Thí nghiệm được tiến hành ở hai mơi
trường C và RM cấp độ bình tam giác 250ml. Các bình tam giác thí nghiệm được
ni quang tự dưỡng dưới điều kiện nhiệt độ 250C và chiếu sáng bằng đèn quỳnh
quang có cường độ chiếu sáng 2 – 3 klux với chu kỳ sáng tối 12 : 12. Kết quả cho
thấy, vòng đời tự nhiên của vi tảo H. pluvialis trong môi trường C và RM đều trải
qua 4 giai đoạn tương ứng với 4 dạng hình thái tế bào có các đặc điểm khác nhau.
Giai đoạn sinh dưỡng: tế bào sinh dưỡng có hình elip, màu xanh, có hai roi chuyển
động, kích thước tế bào dao động 10 - 20 μm, giai đoạn này kéo dài khoảng 10 ngày
nuôi cấy. Giai đoạn tạo bào nang non (encyst): kéo dài từ 10 đến 20 ngày ni, các
tế bào có dạng hình cầu, mất roi, khơng có khả năng chuyển động. Kích thước tế
bào tăng lên đáng kể, khoảng 40 μm. Ở giai đoạn này, trong nội chất có sự biến đổi

màu sắc từ xanh sang nâu đậm. Giai đoạn tạo bào nang hồn chỉnh (cyst): sau 50
ngày ni cấy, các tế bào nang non chuyển thành nang hồn chỉnh, có màu đỏ đậm,
đây là giai đoạn tích lũy astaxanthin cao nhất. Giai đoạn nảy mầm: kéo dài trong
vịng 2 ngày. Có hai cách nảy mầm thứ nhất là từ một tế bào nang hoàn chỉnh nảy
13


mầm trực tiếp thành tế bào sinh dưỡng và thứ hai là nảy mầm gián tiếp thông qua
dạng pamella. Đồng thời với sự thay đổi về hình thái, kích thước tế bào có sự thay
đổi về hàm lượng sắc tố và protein trong nội bào. Hàm lượng sắc tố chlorophyll a
và astaxanthin có xu hướng tăng chậm ở 20 ngày đầu tiên khi tảo được nuôi trong
cả hai môi trường C và RM. Sau 40 ngày nuôi cấy, hàm lượng astaxanthin tăng đột
ngột, hàm lượng chlorophyll a lại bị giảm dần. Hàm lượng các sắc tố trong môi
trường RM cao hơn môi trường C. Hàm lượng astaxanthin đạt cực đại trong môi
trường RM là 942,23 μg/l. Trong cả 2 môi trường nuôi cấy, hàm lượng protein giảm
dần khi tăng thời gian nuôi cấy. Sau 50 ngày nuôi, hàm lượng protein nội bào nhỏ
hơn 100 pg/TB, giảm từ 20 – 40 lần so với tế bào ở giai đoạn sinh dưỡng.
1.3.2. Nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu về sự thay đổi hình thái ở H. pluviais trong chu kỳ đời sống của
Makio Kobayshi và cộng sự (1997) đã đưa ra những kết luận về sự khác biệt trong
hình thái tế bào tảo ở những giai đoạn khác nhau, hay nghiên cứu của Esra
Imamoglu và cộng sự (2009) về tác động của các mơi trường khác nhau lên q
trình tích lũy astaxanthin ở H. pluvialis và có kết luận rằng nước cất có sục khí CO2
dưới cường độ ánh sáng cao là điều kiện tốt nhất cho q trình tích lũy astaxanthin,
nghiên cứu về sự ảnh hưởng của mật độ sinh khối ban đầu đến sự tăng trưởng và
tích lũy astaxanthin của H. pluvialis của Junfeng Wang và cộng sự (2013) đã cho
thấy mật độ sinh khối ban đầu ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của H. pluvialis.
Fábregas và ctv (2001) sử dụng công nghệ nuôi cấy hai pha và sử dụng ánh sáng
240 µmol photon m-2s-1 để sản xuất astaxanthin từ H. pluvialis, sau 15 ngày hàm
lượng astaxanthin tích lũy là 9,6 mg.L-1.ngày-1. Trong nghiên cứu của DominguezBocanegra và ctv (2004), H. pluvialis được nuôi cấy trong môi trường BAR, cường

độ ánh sáng 345 µmol photon m-2s-1, bổ sung 1g/L sodium acetate và khơng sục khí,
lượng astaxanthin cao nhất đạt được là 98 mg/g sinh khối.

14


CHƯƠNG 2
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài đã được thực hiện từ tháng 1/2015 đến tháng 12/2015 tại Trung tâm
Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao Tp. Hồ Chí Minh.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Chọn lọc môi trường, thiết lập điều kiện cơ bản nhân sinh khối
H. pluvialis ở qui mơ bình ni.
Nội dung 2: Khảo sát ảnh hưởng của các loại ánh sáng đến vòng đời tăng
trưởng của H. pluvialis ở qui mơ bình ni.
Nội dung 3: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ ánh sáng đến hiệu quả tích lũy
astaxanthin của H. pluvialis ở qui mơ bình ni.
2.3. Vật li u nghi n cứu
2.3.1. Chủng tảo giống
Chủng tảo H. pluvialis có khả năng sinh tổng hợp astaxanthin được cung cấp
bởi Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II, 116 Nguyễn Đình Chiểu, phường Đa
Kao, quận 1, TP. Hồ Chí Minh.
2.3.3. Hóa chất thí nghi m
Thành phần dinh dưỡng của 4 mơi trường bố trí thí nghiệm được trình bày
qua Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của môi trường C, RM, F/2 và B
Thành phần môi
trường

Môi trường (mg/l)
C

RM

F/2

B

NaNO3

-

300

75

250

NaH2PO4.H2O

-

-

5

-

Na2SiO3.9H2O

-

-

30

-

Na2EDTA

2,71

-

4,36

-

CoCl2.6H2O

0,012

-

0,01

-

CuSO4.5H2O

-

0,08

0,01

0,06

15


FeCl3.6H2O

5,888

17

3,15

-

MnCl2.4H2O

0,108

-

0,18

-

Na2MoO4.2H2O

0,0075

-

0,006

-

ZnSO4.7H2O

0,066

0,1

0,022

0,2

HCl Thiamin

0,01

-

0,1

-

Biotin

0,0001

-

0,0005

-

B12

0,0001

-

0,0005

-

K2HPO4

-

80

-

75

KH2PO4

-

20

-

175

CaCl2

-

-

-

25

NaCl

-

20

-

25

40

10

-

75

FeCl3

-

-

-

0,3

MnSO4.4H2O

-

-

-

0,3

H3BO3

-

0,3

-

0,2

Ca(NO3)2

150

-

-

-

KNO3

100

-

-

-

β –Na2glycerolphosphate

50

-

-

-

CaCl2. 2 H2O

-

58,5

-

-

EDTA

-

7,5

-

-

MnSO4. H2O

-

1,5

-

-

(NH4)6Mo7O24. 4 H2O

-

0,3

-

-

Co(NO3). 6 H2O

-

0,26

-

-

500

-

-

-

MgSO4.7H2O

Trisaminomethiane

2.3.4. Dụng cụ, thiết bị thí nghi m
Ống nghiệm (ϕ = 1,5 cm), Pipette, Erlen loại 250 ml; 50 ml, Ống facol loại
50 ml, bình nhựa 10 lít, hệ thống cung cấp oxy, khí CO2.
Kính hiển vi, máy đo cường độ ánh sáng (HI 97500), nhiệt kế, hệ thống đèn
led và một số máy móc thiết bị phục vụ cho phân tích sắc tố tại Phịng phân tích của
Trung tâm.

16