Phân lập và xác định môt số đặc điểm sinh học của chủng arthrospira platensis tại miền bắc việt nam (khóa luận tốt nghiệp)

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
~~~~~***~~~~~

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM
SINH HỌC CỦA CHỦNG Arthrospira platensis
TẠI MIỀN BẮC VIỆT NAM

Hà Nội, tháng 09 năm 2022


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
~~~~~***~~~~~

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM
SINH HỌC CỦA CHỦNG Arthrospira platensis
TẠI MIỀN BẮC VIỆT NAM

Sinh viên thực hiện

:

Nguyễn Trung Dũng

Mã sinh viên

:

637020

Giảng viên hƣớng dẫn :

TS. Nguyễn Thị Nhiên
TS. Phí Thị Cẩm Miện

Địa điểm thực hiện

:

Viện nghiên cứu Vi tảo
và Dƣợc mỹ phẩm

Hà Nội, tháng 09 năm 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kì cơng trình nghiên cứu nào khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình trƣớc Học viện và
Hội đồng.
Hà Nội, ngày tháng

năm 2022

Sinh viên

Nguyễn Trung Dũng

i


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận, ngồi sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, tôi
đã nhận đƣợc giúp đỡ, động viên tích cực từ các cá nhân, tập thể.
Trong thời gian thực tập tại Bộ môn Sinh học, Khoa Công nghệ Sinh
học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam tôi đã nhận đƣợc sự quan tâm, chỉ bảo
tận tình của các Thầy, cơ và cán bộ tại phịng thí nghiệm. Cùng với sự cố
gắng, nỗ lực của bản thân và những bài học kinh nghiệm tơi đã hồn thành
khóa luận tốt nghiệp của mình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ
sinh học cùng tồn thể các Thầy, Cơ đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên
ngành, kỹ năng làm việc trong phịng thí nghiệm và những bài học q báu trong
suốt thời gian học tập, rèn luyện tại Học viện Nơng nghiệp Việt Nam.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thị Nhiên đã tận
tình giúp đỡ, hƣớng dẫn, quan tâm và tạo mọi điều kiện cho tơi trong suốt q
trình học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Tơi cũng xin trân trọng cảm ơn các anh, chị, bạn bè làm việc tại bộ
môn sinh học đã tận tình giúp đỡ, đóng góp những ý kiến bổ ích và tạo điều
kiện cho tơi hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Mặc dù đã cố gắng hồn thiện luận văn bằng sự nhiệt tình, năng lực của
mình, tuy nhiên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc
những đóng góp của q thầy cơ và các bạn để tơi có thể hồn thành khóa
luận đƣợc tốt nhất.

Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Sinh viên

Nguyễn Trung Dũng
ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... vi
TÓM TẮT ....................................................................................................... vii
PHẦN I: MỞ ĐẦU .......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài ...................................................................... 2
1.2.1. Mục đích.................................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu.................................................................................................... 2
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3
2.1. Giới thiệu chung về tảo. ............................................................................. 3
2.1.1 Đặc điểm hình thái của tảo xoắn A.platensis ........................................... 3
2.1.2 Vị trí phân loại ......................................................................................... 5
2.1.3 Đặc điểm sinh trƣởng và sinh sản ............................................................ 6
2.1.4 Giá trị dinh dƣỡng của tảo xoắn và thành phần hóa học ......................... 8
2.2 Nhân giống và các hình thức ni tảo xoắn A.platensis ........................... 13
2.2.1 Khái niệm nhân giống ............................................................................ 13
2.2.2 Các mơ hình nhân giống ........................................................................ 13
2.2.3 Các hình thức ni tảo ........................................................................... 19

2.3 Các phƣơng pháp phân lập tảo .................................................................. 21
2.3.1 Phƣơng pháp vi thao tác ......................................................................... 21
2.3.2 Phƣơng pháp cấy trải trên đĩa thạch ....................................................... 22
2.4 Nghiên cứu về tảo xoắn Arthrospira platensis trên Việt Nam và thế giới. 22
2.4.1 Lịch sử nghiên cứu tảo xoắn A.platensis ở Việt Nam ........................... 22
2.4.2 Lịch sử nghiên cứu và nuôi A.platensis trên thế giới............................. 24

iii


PHẦN III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP ............................................ 28
3.1. Vật liệu nghiên cứu. ................................................................................. 28
3.1.1.Chủng giống. .......................................................................................... 28
3.1.2. Máy móc, thiết bị nghiên cứu. .............................................................. 28
3.1.3 Hóa chất.................................................................................................. 28
3.2. Địa điểm nghiên cứu và thời gian thực hiện ............................................ 29
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu. ............................................................................ 29
3.2.2 Thời gian nghiên cứu. ............................................................................ 29
3.3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. .................................................... 30
3.3.1 Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 30
3.3.2. Xử lí số liệu ........................................................................................... 35
PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 36
4.1 Kết quả thu thập mẫu ................................................................................ 36
4.2 Kết quả ly tâm loại bỏ sinh vật lẫn tạp của các mẫu tảo xoắn A. platensis
thu thập ở Hà Nội, Lạng Sơn và Ninh Bình .................................................... 37
4.3 Kết quả làm thuần bằng phƣơng pháp pha loãng...................................... 37
4.4 Quan sát đƣợc đặc điểm hình thái ............................................................. 38
4.5 Đánh giá khả năng sinh trƣởng của 3 chủng tảo xoắn phân lập ............... 39
4.6 Đánh giá hoạt chất và chỉ tiêu dinh dƣỡng có trong mẫu tảo phân lập .... 44
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................... 46

5.1. Kết luận .................................................................................................... 46
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 47

iv


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của tảo A.platensis ........................................ 10
Bảng 2.2: Thành phần vitamin của tảo A.platensis......................................... 10
Bảng 2.3: Thành phần khoáng chất của tảo A.platensis ................................. 11
Bảng 2.4: Thành phần acid amin của tảo A.platensis ..................................... 12
Bảng 2.5: Các sắc tố trong tảo A.platensis...................................................... 12
Bảng 4.1 Tảo xoắn A. platensis thu thập ở độ phóng đại 100 X .................... 36
Bảng 4.2: Đánh giá ngƣỡng sinh trƣởng ba chủng tảo xoắn thu thập

(Sp2,

Sp6, sp9) .......................................................................................................... 40
Bảng 4.3. Khả năng sinh trƣởng của các chủng A.platensis ở các dải nhiệt độ
từ 10-40C........................................................................................................ 41

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Hình thái của các chủng Arthrospira phân lập ở hồ Kailala (Cộng
hịa Chad) .......................................................................................................... 3
Hình 2.2: Các hình thái khác nhau của Arthrospira phân lập ở hồ Kailala

(Cộng hịa Chad) ............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3: Cấu trúc thẳng và lỏng lẻo của Arthrospira maxima phân lập từ Hồ
Texoco (Mexico). Thang đo: A = 40 mm, B = 20 mm (ảnh C. Sili) .............. 4
Hình 2.4: Hai dạng xoắn của tảo A.platensis ................................................... 4
Hình 2.5: Các dạng hình thái của tảo A.platensis ............................................ 5
Hình 2.6: Các pha sinh trƣởng của vi tảo.......................................................... 6
Hình 2.7: Vịng đời tảo A.platensis .................................................................. 8
Hình 2.8. Hệ thống nhân giống bằng túi nylon ............................................... 14
Hình 2.9. Hệ thống photobioreactor dạng cột (bubble column) .................... 17
Hình 2.10: Các bƣớc chuẩn bị pipet paster để phân lập ................................ 22
Hình 3.1: Sơ đồ tách dịng và chọn lọc dịng thuần ....................................... 31
Hình 4.1: Ba mẫu tảo xoắn sau làm thuần và cấy trên đĩa petri sau 2 tuần ni
cấy ................................................................................................................... 38
Hình 4.2: Ba chủng tảo xoắn thu thập ở độ phóng đại 100X (A) Chủng tảo
xoắn A. platensis thu thập tại Hà Nội; (B) Chủng tảo xoắn A.platensis thu thập
tại Lạng Sơn; (C) Chủng tảo xoắn A.platensis thu thập tại Ninh Bình.......... 38
Hình 4.3: Hình thái của tảo xoắn A.plantsis trên kính hiển vi ........................ 39
Hình 4.4: Mối tƣơng quan giữa khối lƣợng khơ và độ hấp thụ quang học của
tảo A.platensis (số liệu hiển thị cho mỗi điểm OD750/khối lƣợng khơ). ......... 43
Hình 4.5. Biến động của pH tƣơng ứng với tốc độ tăng trƣởng của tảo theo
thời gian nuôi................................................................................................... 45

vi


TÓM TẮT
Tên đề tài: Đề tài nghiên cứu “Phân lập và xác định một số đặc điểm sinh
học của chủng Arthrospira platensis tại miền Bắc Việt Nam”
Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Thị Nhiên, TS. Phí Thị Cẩm Miện
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Dũng

Lớp: K63CNSHA
Khóa: 63
Khoa: Cơng nghệ sinh học
Tóm tắt báo cáo
Mục đích đề tài: Thu thập mẫu và phân lập, làm thuần mẫu tảo thu đƣợc từ
đó xác định đƣợc hình thái của các chủng tảo xoắn và đánh giá đƣợc khả năng
sinh trƣởng của tảo, đánh giá đƣợc hoạt chất, chỉ tiêu dinh dƣỡng có trong
mẫu tảo.
Phƣơng pháp nghiên cứu: Thu thập mẫu ở 3 hồ tại miền Bắc, sau đó bảo
quản trong điều kiện 20ºC đem về phịng thí nghiệm. Sau khi thu thập tảo
đem về phịng thí nghiệm, tiến hành phân lập, và làm thuần mẫu tảo chọn lọc
ra dịng thuần từ đó đánh giá khả năng sinh trƣởng các mẫu tảo. Đánh giá khả
năng thu sinh khối sau pha Log.
Kết quả: Kết quả thu thập mẫu cho thấy tảo nhiễm nhiều tạp chất, các loài
tảo khác nhau, vi sinh vật và và các mẫu thu thập đƣợc đều là các quần thể
đơn bào và đa bào. Ly tâm loại bỏ các vi sinh vật lẫn tạp các mẫu tảo sau 2
tuần cho thấy môi trƣờng Zarrok là phù hợp nhất. Kết quả sau khi 3-4 lần pha
loãng và cấy chải, tảo đƣợc làm sạch hồn tồn, quan sát đƣợc đặc điểm hình
thái trạng thái sinh lí, đồng đều của tảo, mức độ tạp nhiễm, mật độ cao. Ảnh
hƣởng của nhiệt độ tới khả năng sinh trƣởng của ba chủng tảo, khả năng chịu
nhiệt. Tƣơng quan giữa mật độ quang và khối lƣợng tảo khô. Đánh giá đƣợc
hoạt chất và chỉ tiêu dinh dƣỡng có trong mẫu tảo phân lập.

vii


Kết luận: Kết quả phân lập chủng tảo xoắn A.platensis ở miền Bắc
Việt Nam đã thu thập đƣợc 3 chủng vi tảo Sp2, Sp6 và Sp9. Các chủng đƣợc
phân lập và làm thuần, lƣu trữ trong các đĩa thạch. Sp2 dạng hình thoi, tảo có
số vịng xoắn và chiều dài sợi (trichome) dao động từ 6 – 10 vòng. Chủng Sp6

có số vịng xoắn dao động từ 10 – 12 vòng, xoắn nhẹ, Chủng Sp9 dạng sợi
xoắn ốc đều, từ 16 – 20 vòng xoắn, sợi dài, phù hợp với phƣơng thức nuôi
cũng nhƣ thu hoạch trong điều kiện miền Bắc nƣớc ta.
Việc xác định khối lƣợng khô không chỉ có ý nghĩa về mặt tính tốn
trạng thái sinh lý, năng suất thực tế mà còn là cơ sở để điều chỉnh thành phần
môi trƣờng sau khi tái sử dụng và để bổ sung dinh dƣỡng đảm bảo cho tảo
sinh trƣởng tốt qua các lần thu hoạch.

viii


PHẦN I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Tảo Arthrospira platensis (A.platensis) là một vi khuẩn lam dạng sợi có
ý nghĩa cơng nghệ sinh học do giá trị dinh dƣỡng cao. Giá trị dinh dƣỡng bắt
nguồn từ hàm lƣợng protein cao (khoảng 70% khối lƣợng khô) với đầy đủ các
acid amin cần thiết cho cơ thể ngƣời và động vật nuôi. Hàm lƣợng protein
trong A.platensis thuộc vào loại cao nhất trong các thực phẩm hiện nay, cao
gấp 3 lần trong thịt bò, cao hơn 2 lần trong đậu tƣơng. Do đó tảo hiện nay
đƣợc coi là siêu thực phẩm của thế kỷ 21 và tảo A.platensis là sự lựa chọn
hàng đầu hiện nay ở Việt Nam. Hiện nay, các nhóm nghiên cứu trên thế giới
đều đang tìm kiếm các nguồn gen mới nhằm khảo sát sự phân bố, xác định
thành phần loài, đặc trƣng sinh học của loài tảo xoắn A.platensis. Trên cơ sở
đó, phát hiện đƣợc những đặc điểm mới để khai thác, nuôi trồng và ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực dƣợc phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm. Nghiên cứu cũng
chỉ ra rằng, tảo xoắn A.platensis là một trong những nguồn protein phong phú
nhất có nguồn gốc vi sinh vật (460 - 630 g/kg chất khô), mức protein cao hơn
vƣợt trội khi so sánh với lƣợng protein trong thịt và đậu nành A.platensis chứa
hàm lƣợng vitamin, khoáng chất, phenolics, axit béo thiết yếu, axit amin và
sắc tố cao. Ngoài ra, việc phát triển và phân lập loại tảo này để duy trì nguồn

giống và chọn lọc một cách kĩ càng bằng cách dựa trên đặc điểm hình dạng và
khả năng hƣớng quang của tảo A.platensis. Hiệu quả của phƣơng pháp này là
rút ngắn thời gian phân lập, tạo giống tảo thuần, giống tảo sạch vi khuẩn từ
một quần thể tảo A.platensis đã bị nhiễm tảo lạ, vi khuẩn và động vật phù du.
Từ việc xác định đƣợc các yếu tố trên nguồn dinh dƣỡng từ A.platensis đóng
một vai trị quan trọng để bù đắp nguồn protein thiếu hụt cho con ngƣời. Do
đó với mục tiêu tập trung vào việc tìm kiếm, sàng lọc và đánh giá các đặc
điểm sinh học của các chủng tảo xoắn A.platensis, nghiên cứu phân lập và xác
định một số đặc điểm sinh học của chủng Arthrospira platensis đã tiến hành

1


phân lập, làm thuần và bƣớc đầu xác định các đặc điểm của một số chủng tảo
xoắn phân bố tại các hồ nƣớc ngọt ở một số tỉnh phía Bắc Việt Nam.
1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích
Phân lập và xác định một số đặc điểm sinh học của chủng Arthrospira
platensis tại miền Bắc Việt Nam.
1.2.2. Yêu cầu
Thu thập và phân lập mẫu tảo
Đánh giá khả năng sinh trƣởng của các mẫu tảo thu đƣợc
Đánh giá hoạt chất, chỉ tiêu dinh dƣỡng có trong mẫu tảo phân lập.

2


PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về tảo.
2.1.1 Đặc điểm hình thái của tảo xoắn A.platensis

A.platensis có cấu tạo dạng sợi khơng nhánh và thƣờng có dạng vịng
xoắn lớn, liên tục hoặc dạng thẳng. Sợi có thể đơn độc hoặc các sợi đan vào
nhau. Mỗi sợi là một ống trụ, hai đầu có cùng hình dạng, kích thƣớc, có thể
dài hoặc ngắn. Đầu tế bào hình cầu hoặc hình trụ, có thể có thành tế bào dày.
Là một chi đa bào, nhƣng vách ngăn giữa các tê bào rất khó quan sát.
A.platensis thƣờng khơng chuyển động nhƣng đơi khi có thể chuyển động
quay trịn. Hầu hết các lồi đều có khơng bào khí, nên có khả năng nổi trên
mặt nƣớc. Trong hầu hết trƣờng hợp, sợi không có màng nhày hoặc nếu có thì
rất mỏng và rất khó thấy. Khơng có tế bào dị hình, đƣờng kính sợi từ 8–10 μm
(Dangeard P., 1940)

Hình 2.1: Hình thái của các chủng Arthrospira phân lập ở hồ Kailala
(Cộng hòa Chad)
Ghi chú : (a) Sợi mới lấy từ trong phịng thí nghiệm ;
(b) Sợi ở hồ tự nhiên cố định trong formaldehyde (2%) ;
(c) Sợi nuôi trong bể raceway ;
(d) Tự phát quang dưới tia UV.
Thanh đo 10 µm.
(Sili et al ., 2012)
3


Hình 2.3: Cấu trúc thẳng và lỏng lẻo của Arthrospira maxima phân lập từ
Hồ Texoco (Mexico). Thang đo: A = 40 mm, B = 20 mm (ảnh C.Sili)
(Sili et al ., 2012)
Các yếu tố môi trƣờng, chủ yếu là nhiệt độ, điều kiện sinh lý, hóa học
có thể tác động đến cấu trúc xoắn của tảo A.platensis. Sự thay đổi mạnh nhất
là chuyển từ dạng xoắn lò xo (helix) sang dạng xoắn ốc (spiral). Mặc dù dạng
xoắn lò xo là dạng khá ổn định và duy trì trong mơi trƣờng ni, tuy nhiên
vẫn có những biến dị của mức độ xoắn giữa các chủng khác nhau trong cùng

1 loài hoặc giữa cùng một chủng. Ngay cả trong điều kiện tự nhiên (khơng
phải ni trồng) thì sự biến đổi về hình dạng xoắn vẫn thƣờng gặp. Dạng sợi
thẳng hoặc hơi gợn sóng cũng gặp ở nhiều nghiên cứu. Một khi tảo đã chuyển
sang dạng thẳng cả trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo (sau khi xử lý bởi
các nhân tố vật lý, hóa học chẳng hạn nhƣ UV hoặc hóa chất) thì sẽ khơng thể
quay trở lại dạng xoắn lị xo ban đầu (Vonshak, 1997).

Hình 2.4: Hai dạng xoắn của tảo A.platensis
Spiral : Xoắn ốc ; helix : Xoắn lò xo.

4


Hình 2.5: Các dạng hình thái của tảo A.platensis
2.1.2 Vị trí phân loại
Tảo xoắn A.platensis là vi khuẩn lam thuộc chi Arthrospira, bộ
Oscillatoriaceae, lớp Cyanophyceae, ngành vi khuẩn lam. Tảo xoắn đƣợc
phân lập từ mẫu nƣớc ngọt vào năm 1827 bởi Turpin, ban đầu xếp vào chi
A.platensis. Đến năm 1892, từ những nghiên cứu của Stizenberger về vách
ngăn giữa các tế bào trong chi A.platensis đã phân ra thành 2 chi là chi
A.platensis (nhìn rõ vách ngăn) và chi Arthrospira (khơng nhìn rõ). Sau đó
chúng đƣợc gộp vào cùng một chi một lần nữa và lại tách ra thành 2 chi vào
năm 1989 bởi Gomont. Các phân loại này đƣợc chấp nhận đến ngày nay. Năm
1974, Stainer và Van Neil hợp nhất ngành tảo lam vào giới sinh vật tiền nhân
và đặt tên là vi khuẩn lam (Cyanobacteria/Cyanophyta) (Beeker W., 2003)
(Danni Yuan ., 2018)
Tảo xoắn A.platensis là tên thƣờng gọi chung của 2 loài Arthrospira
maxima và Arthrospira platensis là loài tảo quang tự dƣỡng thuộc ngành tảo
lam. Vị trí của tảo xoắn trong hệ thống phân loại nhƣ sau:

Giới: Prokaryota

5


Ngành: Cyanobacteria/Cyanophyta
Lớp: Cyanophyceae
Bộ: Oscillatoriales
Họ: Microcoleaceae
Chi: Arthrospira
2.1.3 Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản
Cũng giống nhƣ sự phát triển chung theo quy luật tăng trƣởng của các
sinh vật. A.platensis cũng trải qua các giai đoạn: Pha chậm, pha tăng trƣởng,
pha tăng trƣởng chậm, pha cân bằng, pha suy tàn.

Hình 2.6: Các pha sinh trưởng của vi tảo.
(1) Pha chậm là pha đầu tiên trong quá trình sinh trƣởng của tảo, sự vơ
hiệu hóa các enzyme, sự giảm tốc độ trao đổi chất của tảo giống, tế bào gia
tăng kích thƣớc nhƣng khơng có sự phân chia, một số yếu tố khuếch tán đƣợc
tạo ra do chính các tế bào thì cần cho quá trình cố định carbon. Hoạt động trao
đổi chất của các tế bào đã ức chế sự hoạt động của các độc tố có mặt trong
mơi trƣờng, hay do cấy tảo vào mơi trƣờng có chứa một vài chất có nồng độ
quá cao.

6


(2) Pha tăng trƣởng: Là giai đoạn mà tế bào phân chia rất nhanh và liên
tục. Tốc độ tăng trƣởng trong gia đoạn này tùy thuộc vào kích thƣớc tế bào,
cƣờng độ ánh sáng, nhiệt độ.

(3) Pha tăng trƣởng chậm: Khi có một vài nhân tố xuất hiện nhƣ: sự
giảm sút của yếu tố dinh dƣỡng nào đó, tỷ lệ cung cấp oxy và carbonic, thay
đổi pH, sự hạn chế ánh sáng, xuất hiện các yếu tố ngăn cản sự phân chia các
tế bào do chất độc nào đó thì quá trình sinh trƣởng của tảo bị ức chế, đây là
giai đoạn đầu của pha tăng tƣởng chậm. Tuy nhiên, pha này diễn ra rất nhanh
với sự cân bằng đƣợc tạo ra giữa tốc độ tăng trƣởng và các nhân tố giới hạn,
nó đƣợc xem là pha qn bình.
(4) Pha cân bằng: Mật độ tế bào tƣơng độ ổn định, không thay đổi do
các yếu do hạn chế và tốc độ sinh trƣởng ở trạng thái cân bằng.
(5) Pha suy tàn: Khi các chất dinh dƣỡng trở nên cạn kiệt không đủ
cung cấp cho sự sinh trƣởng và trao đổi chất đến mức trở nên độc hại, tảo sẽ
bị suy tàn gọi là pha chết.
Tảo A.platensis có phƣơng thức sinh sản vơ tính (phân chia từ một sợi
tảo mẹ trƣởng thành). Từ một sợi tảo mẹ, hình thành nên những đoạn
Necridia (gồm các tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản), trong các Necridia
hình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo các hormogonia bởi sự
chia cắt tại vị trí các đĩa này. Trong sự phát triển, dần dần phần đầu gắn tiêu
giảm, 2 đầu hormorgonia trở nên trịn nhƣng vách tế bào vẫn có chiều dày
không đổi. Các hormorgonia phát triển, trƣởng thành và chu kì sinh sản đƣợc
lập đi lập lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vịng đời của tảo. Trong thời kì
sinh sản tảo A.platensis nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thƣờng. Vịng đời
tảo A.platensis đƣợc thể hiện trong hình 2.7 (Ngô Thùy Trâm, 2009).

7


Hình 2.7: Vịng đời tảo A.platensis
(Nguồn: Ngơ Thùy Trâm, 2009)
Rõ ràng vòng đời tảo đơn giản, tƣơng đối ngắn. Trong điều kiện (ni
trong thí nghiệm) vịng đời khoảng 1 ngày, ở điều kiện là khoảng 3 – 5 ngày).

2.1.4 Giá trị dinh dưỡng của tảo xoắn và thành phần hóa học
2.1.4.1 Gía trị dinh dưỡng
Dinh dƣỡng là một yếu tố vô cùng quan trọng ảnh hƣởng đến sự sinh
trƣởng và phát triển của tảo. Dinh dƣỡng ảnh hƣởng rất lớn đến số lƣợng và
chất lƣợng của vi tảo.
Nguồn carbon: A.platensis đồng hóa carbon chủ yếu ở dạng vơ cơ, tốt
nhất là bicarbonate (HCO3-) thơng qua q trình quang hợp. Nguồn cacbon
cung cấp cho A.platensis khoảng 1,2–16,8g NaHCO3/lít (Becker, E.W., 1984)
Nguồn N: Nitroren đƣợc tảo sử dụng để tạo ra các amino acid, nucleic
acid, chlorophyll và các hợp chất hữu cơ chƣa nitroren khác. Nitơ chiếm 1 –
10% trọng lƣợng khô của tế bào tảo (Đặng Đình Kim, 1999). Hầu hết các lồi
tảo đều có thể sử dụng NaNO3 ở màng tế bào (Graham, 2000). Nguồn
nitrogen cung cấp không những ảnh hƣởng đên q trình phát triển cảu tảo mà
nó cịn ảnh hƣởng đến thành phần sinh hóa của tế bào tảo. Tế bào Arthrospira
platensis tăng trƣởng tốt nhất khi hàm lƣợng urea bổ sung vào môi trƣờng
nuôi cấy là 500mg/l với cƣờng độ ánh sáng là 5600 lux. Trong khi đó để thu

8


đƣợc tảo có năng suất cao cần tạo đƣợc mơi trƣờng có nồng độ đạm cao đến
172 mg/l (Muzapharop & Taubaep, 1974; Trần Văn Vỹ, 1995). Tốc độ phát
triển của tảo tốt nhất khi nồng độ nitrogen và phosphorus với hàm lƣợng là 25
và 2 mg/l.
Các yếu tố đa lƣợng: kali, natri, magie, canxi, sắt, và các yếu tố vi
lƣợng nhƣ: mangan, đồng, kẽm là những chất cần thiết cho sự phát triển
của tảo.
Tảo xoắn A.platensis rất giàu protein với hàm lƣợng lên tới 70% khối
lƣợng khô và đầy đủ các axit amin không thay thế. Các sắc tố tự nhiên nhƣ
chlorophyll, phycocyanin, xanthophyll, ß-caroten và các chất khống quan

trọng nhƣ kẽm, sắt góp phần làm cho tảo A.platensis đƣợc coi là thực phẩm
dinh dƣỡng hoàn hảo. Tảo A.platensis đƣợc dùng chủ yếu làm thực phẩm
chức năng, ngăn ngừa lão hóa, giảm nguy cơ ung thƣ, tăng cƣờng khả năng
miễn dịch, ức chế virus.Hàm lƣợng khoáng và vitamin dồi dào, đặc biệt làm
vitamin nhóm B (thiamine, pyridoxine, panthothenic acid, folic acid và
cyanocobalamin), vitamin E, tiền vitamin A (β-carotene), sắt, canxi,
magnesium và phosphorus. Hàm lƣợng β-carotene trong tảo xoắn cao hơn
30 lần so với cà rốt trong khi hàm lƣợng sắt cao hơn 20 lần so với mầm lúa
mỳ. Đặc biệt, tảo xoắn cịn chứa lƣợng lớn các hợp chất có hoạt tính sinh
học gồm các loại acid béo khơng no đặc biệt là γ-linoleic acid và các sắc tố
quang hợp nhƣ chlorophyll và phycocyanin. (Becker E.W., 1994)
Một hợp chất quan trọng của tảo xoắn A.platensis là phycocyanin, một
loại protein sắc tố thuộc nhóm phycobilin chiếm hàm lƣợng khá cao từ 8-12%,
thậm chí tới 17% ở một số chủng trong điều kiện nuôi nhất định (cƣờng độ ánh
sáng thấp hoặc sử dụng ánh sáng đỏ). Nhờ có hàm lƣợng dinh dƣỡng cân đối
và những lợi ích cho sức khỏe, tảo xoắn A.platensis đƣợc tổ chức Y tế Thế giới
công nhận là thực phẩm tốt nhất cho loài ngƣời trong thế kỷ XXI.
2.1.4.2 Thành phần hóa học Arthrospira platensis

9


Tảo A.platensis chứa hàm lƣợng protein rất cao và chứa đầy đủ các
vitamin (Henrichkson, 2009) (Bảng 2.1).
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của tảo A.platensis
STT
1
2
3
4

Hàm lƣợng (% chất thơ)
50 - 70
13 – 16
7–8
4,29

Thành phần
Protein tổng số
Glucid
Lipid
Acid nucleic

(Nguồn: Henrichkson, 2009)
A.platensis có giá trị dinh dƣỡng cao vì chứa hàm lƣợng protein cao và
các chất có hoạt tính sinh học khác. Giá trị protein trung bình của A.platensis
là 65%, cao hơn nhiều loại thực phẩm. Ví dụ, hàm lƣợng protein của cá và thịt
là 15-20%, sữa cô đặc là 35%, trứng là 12% và ngũ cốc là 8–14%. A.platensis
là nguồn giàu vitamin B12, nếu hằng ngày ta sử dụng 1g tảo A.platensis thì sẽ
đáp ứng nhu cầu vitamin B12 hằng ngày. Ngồi ra, tảo A.platensis còn chƣa
các vitamin khác nhƣ A, B1, B3, B6, E và H (Bảng 2.2).
Bảng 2.2: Thành phần vitamin của tảo A.platensis
Vitamin
Vitamin A (ß-caroten)
Vitamin B1 (Thiamine)
Vitamin B2 (Riboflavin)
Vitamin B3 (Niacin)
Vitamin B6 (Pyridoxine)
Vitamin
(Cyanocobalamine)

Vitamin E ( -tocopherol)
Folacin
Phanthothenic acid
Biotin
Inositol

B12

Trên 10g

Nhu cầu hàng
ngày cho phép

23000IU
0,31 µg
0,35 µg
1,46 µg
80 µg
32 µg

5000
1,5
1.7
20
2,0
6,0

% so với
nhu cầu
hàng ngày

cho phép
460
21
21
7
4
533

1 IU
1 µg
10 µg
0,50 µg
6,40 µg

30
400
10
-

3
0,04
1
-

(Nguồn: Henrichkson, 2009)
A.platensis giàu chất sắt và calci, hỗ trợ tốt cho máu, cho xƣơng và
răng. Lƣợng calci của A.platensis cao hơn trong sữa. Lƣợng sắt trong

10

A.platensis cao hơn 12 lần so với trong các loại thực phẩm khác, ngoài ra
A.platensis cũng giàu magnesium, potassium. Những khoáng đa lƣợng bao
gồm sodium, calcium, mangnesium, potassium, chlorine, sulfur và
phosphorous. Các khoáng vi lƣợng gồm iodine, calcium, magnesium,
fluoride, manganese, boron, nickel và cobalt (Bảng 2.3)
Bảng 2.3: Thành phần khoáng chất của tảo A.platensis
Khoáng chất

Hàm lƣợng (mg/10 g)

Calcium

70 mg

Iron

10 mg

Phosohorus

80 mg

Magnesium

40 mg

Zinc

300 µg

Potassium

140 mg

Copper

120 µg

Manganses

500 µg

Chromium

25 µg

Sodium

90 mg

Selenium

10 µg
(Nguồn: Henrichkson, 2009)

A.platensis chứa 18 trong số 20 loại amino acid, một số amino acid có
hàm lƣợng cao trong tảo nhƣ glutamic acid (14,6%); aspartic acid (9,8%);
leucine (8,7%); aniline (7,6%) (Bảng 2.4).

11


Bảng 2.4: Thành phần acid amin của tảo A.platensis

STT

Thành

µg/10g

phần

Số

Số

lƣợng

lƣợng

(%
tổng

STT

Thành

µg/10g

phần

(%
tổng

chất

chất

khơ)

khơ)

1

Isoleucine

350

5,6

10

Arginin

430

6,9

2

Leucin

540

8,7

11

A.aspartic

610

9,8

3

Lysine

290

4,7

12

Cystin

60

1,0

4

Methionine

140

2,3

13

A.glutamic

910

14,6

5

Phenilalanin

280

4,5

14

Glycin

320

5,2

6

Theonin

320

5,2

15

Histidin

100

1,6

7

Tryptophan

90

1,5

16

Prolin

270

4,3

8

Valin

400

6,5

17

Serin

320

5,2

9

Alanin

470

7,6

18

Tyrosin

300

4,8

(Nguồn: Henrichkson, 2009)
Các sắc tố trong A.platensis: A.platensis có màu xanh lam-lục là do
A.platensis chƣa nhiều sắc tố với hàm lƣợng cao nhƣ chlorophyl,
phycocyanin, ß-caroten (Bảng 2.5)
Bảng 2.5: Các sắc tố trong tảo A.platensis
% khối lƣợng tảo

Chất màu

Màu sắc

Hàm lƣợnng (µg/g)

Phycocyanin

Xanh da trời

140,0

14,00%

Chlorophyll

Xanh lá cây

10,0

1,00%

Carotenoid

Màu vàng cam

3,7

0,37%

A.platensis

(Nguồn: Henrichkson, 2009)

12


Nhiều nghiên cứu cho thấy việc bổ sung tảo xoắn A.platensis vào khẩu
phần ăn sẽ giúp cân đối thành phần dinh dƣỡng, đặc biệt cho những ngƣời ăn
chay. Sản phẩm tảo xoắn A.platensis, khi bổ sung loại thực phẩm tự nhiên này
sẽ mang lại vóc dáng cân đối, làn da, mái tóc khỏe đẹp, ngồi ra sử dụng tảo
mặt trời cn p ng tránh đƣợc nhiều bệnh tật nguy hiểm nhƣ huyết áp cao, tim
mạch, tiểu đƣờng, ung thƣ. Các loại sản phẩm tảo A.platensis là sản phẩm
mới, hoàn toàn tự nhiên nên khơng có tác dụng phụ và rất an toàn cho sức
khỏe con ngƣời.
2.2 Nhân giống và các hình thức ni tảo xoắn A.platensis

2.2.1 Khái niệm nhân giống
Trong nuôi tảo xoắn thƣơng mại, tảo thƣờng đƣợc nuôi trong bể
raceway ở quy mơ lớn có diện tích bề mặt từ vài trăm đến 5000 m2. Để nuôi
đƣợc ở quy mơ lớn nhƣ vậy, q trình ni phải đƣợc nâng cấp từng bƣớc từ
quy mô nhỏ tăng dần đến quy mô lớn. Ở quy mô nhỏ nhất phải bắt đầu từ
trong phịng thí nghiệm, giống gốc đƣợc lƣu giữ ở trạng thái nghỉ trong môi
trƣờng thạch đặc trong ống nghiệm hoặc đĩa thạch. Theo quy trình thơng
thƣờng, giống đƣợc nhân từ giống gốc ở dạng lỏng (stock culture) từ đĩa
thạch hoặc ống thạch. Tiếp đó, giống gốc sẽ đƣợc nhân tiếp thành giống khởi
động (starter cultur). Từ giống khởi động sẽ nhân tiếp gọi là giống cấp 1. Từ
giống cấp 1 sẽ tiếp tục đƣợc nhân lên để tạo thành giống cấp 2. Cứ sau mỗi
cấp, thể tích tảo sẽ tăng dần tùy thuộc vào mức độ pha loãng, tốc độ sinh
trƣởng và điều kiện ni.
2.2.2 Các mơ hình nhân giống
a) Nhân giống trong túi nylon
Túi nhựa polythene đƣợc cắt theo chiều dài phù hợp và đƣợc hàn kín ở
một đầu. Phần ở trên mở đƣợc gắn với que thủy tinh hoặc pipet Pasteur thủy
tinh vơ trùng vào túi có gắn ống và kẹp. Đây là hệ thống nhân giống rẻ nhất,
dễ dàng triển khai để hoạt động nhƣng thời gian sử dụng không đƣợc lâu

13


(thƣờng chỉ sử dụng 1 đến vài lần). Tuy nhiên, nếu sử dụng dài hạn thì hệ
thống này lại tốn và tạo ra nhiều rác thải nylon. Theo cách này, túi nhựa có
ống cung cấp CO2 đƣợc treo trên giá hoặc vắt ngang qua giá. Ngoài ra, màng
sinh học (biofilm) tạo ra rất nhanh nên thƣờng áp dụng với kiểu nuôi dạng
mẻ. Khi treo túi nylon cần chú ý đến đƣờng kính để ánh sáng đi qua. Ngồi
ra, tải trọng lớn của túi đòi hỏi hệ thống treo đủ vững chắc và bản thân túi
nhựa cũng phải đủ bền để không bị vỡ hoặc bị rách.

Cƣờng độ ánh sáng là điều quan trọng nhất trong việc đảm bảo rằng tảo
bên trong túi nhựa đặc biệt là phần ở giữa có đủ nguồn năng lƣợng để thực
hiện quá trình quang hợp. Do đó, điều quan trọng là phải có đƣợc tỷ lệ phần
trăm ánh sáng tối đa sẽ xuyên qua túi nhựa đủ để tảo quang hợp hiệu quả.

Hình 2.8. Hệ thống nhân giống bằng túi nylon
Các loại vật liệu để làm túi cũng phải đƣợc tính tốn bao gồm độ bền và
giá cả. Polyetylen đã đƣợc chọn làm vật liệu phù hợp nhất cho túi nhựa trồng
tảo. Có ba loại polyetylen: mật độ thấp (LDPE), mật độ vừa (LLDE) và mật
độ cao (HDPE).
Việc lựa chọn khoảng cách chiếu sáng và đƣờng kính của túi nylon
cũng là những tiêu chí quan trọng. Khoảng cách tối đa hoặc bán kính của túi

14


nhựa để tảo sẽ có đủ cƣờng độ ánh sáng ở trung tâm của túi đƣợc tính bằng
phƣơng trình.

Trong đó:
Io: Cƣờng độ ánh sang ở môi trƣờng (W/m2)
I: Cƣờng độ ánh sáng ở giữa túi nylon (W/m2)
D: khoảng cách tối đa của bán kính túi nylon (cm)
b) Nhân giống trong hệ thống kín (photobioreactor)
Hệ thống photobioreactor là hệ thống ni vi tảo khép kín, trong đó các
thơng số ni đƣợc kiểm soát bao gồm tốc độ khuấy trộn, nhiệt độ, pH cho
phép vi tảo quang hợp tối ƣu. Nhìn chung, giá lắp đặt hệ thống
photobioreactdor cao hơn nhiều các hệ thống sản xuất khác, tuy nhiên lại
tránh đƣợc rủi ro ô nhiễm và cho phép sản xuất cả năm. Hệ thống
photobioreactor dạng ống bao gồm ba dạng cơ bản: loại 1 là dạng cột dọc đơn

giản (bubble column), loại 2 là dạng photobioreactor nối bằng các ống nối với
nhau và loại 3 là dạng photobioreactor xoắn ốc. Loại đơn giản nhất đầu tiên là
cột bubble column là các ống thẳng đứng, trong suốt, qua đó ánh sáng xuyên
qua bên trong, do đó đảm bảo mức độ thâm nhập ánh sáng thích hợp cho tảo
sinh trƣởng. Thơng thƣờng, hệ thống photobioreactor đầu tƣ rất tốn tiền giai
đoạn ban đầu nhƣng lại phù hợp trong điều kiện sử dụng dài hạn. Hệ thống
này cho phép nhân tảo mật độ cao và năng suất cao hơn do các thơng số hồn
tồn đƣợc kiểm sốt, khơng có màng sinh học. Một lợi thế khác đối với hệ
thống photobioreactor là phù hợp cho hầu hết các lồi vi tảo. Hệ thống
photobioreactor có thể hoạt động theo kiểu bơm đẩy hoặc dùng khí đẩy
(airlift). (C. Cruz-Martínez et al ., 2015)
Khi sử dụng hệ thống photobioreactor để nhân giống, các thông số ánh
sáng, mật độ tế bào, dạng ống thủy tinh có tác động trực tiếp đến sự sinh
trƣởng của tảo. Nếu cƣờng độ ánh sáng cao hơn giá trị tới hạn và đạt đến mức
15