NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu khoa học là nhiệm vụ và trách nhiệm của mỗi sinh viên , nó không
chỉ cho ta tiếp cận với môn học chuyên môn của mình đồng thời được học hỏi kinh
nghiệm qua thao tác làm việc, biết nhìn nhận vấn đề một cách khách quan tiếp cận
nhiều phía. Bởi vậy đề tài nghiên cứu khoa học này thật bổ ích cho mỗi sinh viên
nghiên cứu khoa học có cái nhìn mới về xã hội ngày nay đang phát triển như thế nào,
tiềm năng vốn có trong tự nhiên được khai thác và vận dụng trong cuộc sống.
Để hoàn thành bài Đồ án tốt nghiệp của mình , em xin chân thành cảm ơn Trường
Cao Đẳng Công Nghệ-Đại Học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho việc thực hiện nghiên
cứu tại trường và em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến với cô hướng dẫn TS.Nguyễn Thị
Đông Phương đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm nghiên cứu, đề tài của chúng em trong suốt
thời gian qua .Trong thời gian nghiên cứu tuy có những khó khăn cô đã ân cần chỉ bảo
điều đó tạo cho mỗi chúng em có phong cách làm việc, tinh thần và trách nhiệm và
cũng là nền tảng cho mỗi chúng em sau khi ra trường.
Em cũng xin cảm ơn các Thầy Cô trong khoa công nghệ Hóa Học đã nhiệt tình giúp
đỡ trong suốt thời gian qua cũng như bên cạnh đó em xin chân thành cảm ơn sự hổ trợ
của Trường Đại Học Bách Khoa và Trường Đại Học Duy Tân đã cho chúng em cơ hội
học hỏi và phân tích kết quả giúp chúng em các chỉ tiêu. Tất cả những điều này sẽ là
kinh nghiệm và động lực vươn lên cho hành trang sau này. Em xin chân thành cảm ơn.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -1- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chlorella vulgaris là loại vi tảo dễ sinh trưởng, có giá trị dinh dưỡng rất cao nên
được ứng dụng trong các lĩnh vực đời sống. Trong lĩnh vực y học Chlorella vulgaris
được dùng để giải độc, sản xuất vitamin và khóang chất, tác dụng đối với phụ nữ tuổi

mãn kinh và chức năng của nam giới, giảm lượng mỡ trong máu Ngoài ra Chlorella
còn được nghiên cứu để làm nhiên liệu biodiesel, ứng dụng trong việc xử lý nước
thải Việc sử dụng một lượng lớn những hóa chất, thành phần dinh dưỡng để nuôi tảo
là tốn kém nên hướng đi sử dụng nguyên liệu thay thế rẻ hơn để nuôi trồng vi tảo
Chlorella vulgaris là lý do của việc nghiên cứu này. Qua thông tin tìm hiểu thì trong
nước xả thải thủy sản ở bể lắng 2 còn chứa các chất dinh dưỡng mà tảo Chlorella
vulgaris có thể hấp thụ và phát triển nên việc sử dụng nước thải này làm môi trường
nuôi trồng thay thế sẽ có lợi cho kinh tế đồng thời khả năng hấp thụ các chất dinh
dưỡng của loại tảo này còn giúp xử lý nước thải sạch hơn, an toàn với đời sống con
người và môi trường.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu sự hấp thụ Photpho của loài tảo này trong nước thải thuỷ sản và
sau đó thải nước ra ngoài môi trường hay nói cách khác xem xét khả năng sống sót của
Chlorella vulgaris trong môi trường mới đặc biệt giàu chất dinh dưỡng như nước thải
thủy sản này.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Vi tảo Chlorella vugaris là loài tảo đơn bào nước ngọt có màu xanh lục. Tế bào của
nó có hình cầu hoặc elip có đường kính khoảng từ 4-10µm. Vi tảo được chọn trong
nghiên cứu này là giống vi tảo Chlorella vugaris 211/19 (SAG) lấy từ phòng thí
nghiệmGénie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA) (UMR
CNRS 6144) ở thành phố Nantes – Cộng hòa Pháp.
- Nước thải thuỷ sản dùng trong nghiên cứu lấy từ trạm xử lý tập trung của khu Công
nghiệp dịch vụ thủy sản Thọ Quang – Đà Nẵng. Nước thải được lấy tại bể lắng II, sau
khi đã qua các công trình xử lý: bể kị khí, bể hiếu khí, bể lắng đợt 1, bể Aerotank 1 và
Aerotank.
4. Ý nghĩa đề tài
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -2- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI

TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Chlorella vulgaris là loài vi tảo có khả năng sống sót trong môi nước thải cao bởi tốc độ
sinh trưởng , năng suất cao và dễ nuôi trồng .Đặc điểm quan trọng là Chlorella vulgaris
có khả năng hấp thụ tốt các chất dinh dưỡng như Photpho có trong nước thải .Qua đề tài
định hướng tận dụng nguồn nước thải thủy sản làm môi trường nuôi tảo Chlorella
vulgaris .Và kiểm tra đánh giá khả năng hấp thụ photpho của vi tảo Chlorella vulgaris
trong nước thải thủy sản.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1.Tổng quan về tảo
1.1.1 Khái niệm tảo
Tảo (Algae) là những thực vật bậc thấp, tế bào có chứa diệp lục. Chúng
được
biết
đến là loài rất dễ thích nghi với môi
trường,
sống phổ biến và có mặt ở tất cả mọi nơi
trên Trái đất, từ đỉnh núi cao tới đáy biển, thậm chí còn có thể sống và phát triển ở
độ sâu
dưới
200m dưới mực
nước
biển, nếu nguồn
nước
biển đó sạch (Bourrelly,
1970). Vi tảo (Microalgae) là tất cả các loại tảo có kích thước hiển vi, tức muốn
quan sát được chúng phải sử dụng kính hiển vi. Vi tảo có vai trò quan trọng trong
quá trình quang hợp, hấp thụ CO
2
, cung cấp O
2

cho các sinh vật khác trên Trái
Đất, giúp khép kín và thúc đẩy tốc độ của vòng tuần hoàn vật chất [Ngô Quế
Sương
et
al, 1994].
1.1.2 Cấu tạo, đặc điểm hình thái, sinh trưởng của vi tảo
1.1.2.1. Cấu tạo, đặc điểm hình thái
Vi tảo
thường
có cấu tạo bào tử, cơ thể không phân chia thành thân, rễ và lá nên
được gọi là tản. Tế bào vi tảo chứa nhiều sắc tố diệp lục (Chlorophyll), vi tảo có cấu
trúc rất đa dạng từ cấu trúc dạng đơn bào đến đa bào và tập đoàn. Tế bào của vi tảo
có nhiều đặc điểm chung với sinh vật có nhân thực như thành tế bào đều được cấu
tạo bởi một lớp polysaccharide gồm các sợi cellulose liên kết với nhau tạo thành bộ
khung chứa lục lạp và sắc tố diệp lục. Vi tảo
được
xem là loài thực vật rất giàu dinh
dưỡng,
thành phần sinh hóa bao gồm: protein, vitamin C, axit béo cao phân tử không
no Do đó, đây là nguồn cung cấp dinh
dưỡng
đặc biệt quan trọng đối với ấu trùng
tôm, cá biển,….
Cơ thể vi tảo có hình thái vô cùng đa dạng được chia làm 8 kiểu chính (kiểu
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -3- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Monad, kiểu Pamella, kiểu Hạt, kiểu tập đoàn, kiểu Sợi, kiểu Bản, kiểu Ống, kiểu

Cây). Trong đó, cấu trúc
thường
gặp nhất là cấu trúc Monad, Pamella, cấu trúc hạt,
cấu trúc sợi, cấu trúc kiểu bản và cấu trúc ống.
Kiểu Monad: Vi tảo có cấu tạo đơn bào, sống riêng lẻ hay liên kết tạo thành tập
đoàn, chuyển động nhờ lông roi (gặp ở Chlamydomonas).
Kiểu Pamella: Vi tảo có cấu tạo đơn bào, không có lông roi, chúng sống chung
trong bọc keo tạo thành tập đoàn dạng khối có hình dạng nhất định hoặc không có
hình dạng. Các tế bào trong tập đoàn không có liên hệ phụ thuộc nhau.
Kiểu Hạt: Vi tảo đơn bào, không có lông roi, sống đơn độc.
Kiểu Sợi: Vi tảo kiểu sợi có cấu tạo thành tản đa bào do tế bào chỉ phân đôi theo
cùng một mặt phẳng ngang, sợi có phân nhánh hoặc không.
Kiểu Bản: Vi tảo cấu tạo đa bào, dạng hình lá do tế bào sinh
trưởng
ở đỉnh hay ở
gốc phân đôi theo các mặt phẳng cả ngang lẫn dọc. Chúng có thể
được
cấu tạo bởi
một hay nhiều lớp tế bào.
Kiểu Ống: cấu tạo tản là một ống chứa nhiều nhân, có dạng sợi phân nhánh hay dạng
cây có thân, lá và rễ giả
Tảo nói chung và vi tảo nói riêng có 2
phương
thức dinh dưỡng chính, bao
gồm: quang tự dưỡng và hóa tự dưỡng, ngoài ra còn có
phương
thức dinh
dưỡng
dạng trung gian là tạp
dưỡng.

Trong đó quang tự
dưỡng
là hình thức dinh
dưỡng
phổ biến ở vi tảo. Quá trình
quang tự
dưỡng
chủ yếu sử dụng CO2 và năng
lượng
mặt trời để tổng hợp nên vật
chất hữu cơ. Còn nhóm tảo dị
dưỡng
không có khả năng tự tổng hợp chất dinh
dưỡng
từ các chất vô cơ mà phải sống nhờ vào chất dinh dưỡng của sinh vật khác. Đối
với phương thức tạp dưỡng, quang hợp vẫn là hình thức cơ bản để tạo chất hữu cơ,
nhưng
trong một số
trường
hợp vi tảo sử dụng
được
cả các chất vô cơ có sẵn.
Ở vi tảo mỗi thế hệ có các hình thức sinh sản khác nhau, bao gồm: sinh sản dinh
dưỡng,
vô tính và hữu tính. Với sinh sản dinh
dưỡng
các tế bào vi tảo phân cắt thành
từng đoạn.
+ Sinh sản vô tính chỉ làm tăng nhanh số lượng cá thể, nhưng vật chất di truyền
của chúng không có sự thay đổi. Sinh sản vô tính được xem là hình thức sinh sản

SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -4- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
quan trọng của các loài tảo. Trong quá trình sinh sản vô tính, tế bào tảo hình thành
nên cơ quan sinh sản chuyên hóa gọi là bào tử (bào tử vô tính, tĩnh, động, tự thân và
màng dầy). Khi sinh sản vô tính mỗi tế bào mất đi lông roi, chất nguyên sinh trong
tế bào bắt đầu phân cắt, gặp điều kiện môi
trường
bất lợi lông roi mất đi hay co lại
gọi là giai đoạn quần thể keo.
+ Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản có sự kết hợp giữa các tế bào chuyên hóa
được
gọi là giao tử. Quá trình sinh sản hữu tính diễn ra với nhiều hình thức đa dạng.
Dựa vào hình dạng và kích thước của giao tử người ta chia quá trình sinh sản hữu
tính thành: đẳng giao, dị giao, noãn giao .Sau khi giao tử kết hợp sẽ hình thành
hợp tử. Hợp tử nảy mầm sẽ sinh ra tế bào con hay quần thể con.
1.1.2.2 Sinh trưởng của vi tảo
Quá trình sinh
trưởng
của mỗi loài vi tảo
được
đặc
trưng
bởi một
đường
cong sinh
trưởng
lý thuyết biểu diễn khối

lượng/số
lượng tế bào tảo theo thời gian sinh trưởng.
Tuy mỗi loài vi tảo
được
đặc
trưng
bởi một
đường
cong sinh t
r
ư
ởng
khác nhau, nhưng
nhìn chung, trong quá trình sinh trưởng của vi tảo trong điều kiện vô trùng bao
gồm bốn pha (Hình 1.1):
- Pha chậm hay pha cảm ứng (Lag phase) (1): Giai đoạn này vi tảo chủ yếu
đang thích nghi với môi
trường
nuôi mới nên chúng sinh
trưởng
chậm, mật độ tế bào
tăng ít. Hiện tượng này có thể do vi tảo bị
sốc
do sự di chuyển đột ngột từ môi
trường
đậm đặc sang môi
trường
loãng hơn.
- Pha sinh trưởng theo hàm số mũ (Exponential phase) (2): Ở pha này, quá
trình phân bào của các tế bào vi tảo tăng nhanh theo cấp số mũ. Lúc này, tế bào vi

tảo dần thích nghi với môi trường mới. Trong giai đoạn này, các điều kiện sống và
dinh
dưỡng
như ánh sáng, chất dinh
dưỡng,
CO
2
được cung cấp đủ giúp cho các tế
bào vi . bào vi tảo sinh
trưởng
nhanh.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -5- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Hình 1.1 Đường cong sinh trưởng lý thuyết của vi tảo Clorella vulgaris
- Pha ổn định (Stationary phase) (3): Pha này mật độ tế bào tăng rất chậm do
lúc này các chất dinh
dưỡng
ít đi. Mật độ tế bào lúc này
tương
đối ổn định,
không thay đổi, tốc độ tăng
trưởng
ở trạng thái cân bằng.
- Pha suy vong (Death phase) (4): Việc tiêu hao chất dinh
dưỡng
và tích lũy các
chất độc trong quá trình sinh

trưởng
của vi tảo làm giảm chất lượng môi trường
nuôi cấy và gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của vi tảo. Do đó, mật độ tế bào
giảm mạnh.
1.1.3 Phân loại vi tảo
Căn cứ vào màu sắc, cấu tạo nhân tế bào, thành phần vỏ mà vi tảo
được
chia thành
những loài khác nhau. Năm 1969, R.H. Whitake
đưa
ra hệ thống phân loại 5 giới bao
gồm: Khởi sinh (Monera), Nguyên sinh (Protista), Nấm (Fungi), Thực vật (Plantae)
và Động vật (Animalia), trong đó phần lớn tảo được tác giả xếp vào giới Nguyên
Sinh. Carl R. Woese (1981) cũng đề xuất hệ thống phân loại 6 giới gồm: vi khuẩn, cổ
khuẩn, nguyên sinh, nấm, thực vật, động vật. Theo đấy thì phần lớn tảo vẫn được
xếp trong giới Nguyên Sinh.
Nhưng
chủ yếu người ta phân loại tảo thuộc về chi
bao gồm các ngành:
+ Ngành tảo lục (Chlorophyta) (Hình 2A) bao gồm các chi Closterium,
Coelastrum, Dyctyosphaerium, Scenedesmus, Pediastrum, Staurastrum, Dunaliella,
Chlamydomonas, Haematococcus, Tetraselmis, Chlorella,
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -6- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
+ Ngành tảo lông roi lệch
(He

t
er

o

k

o

n

t

o

p

h

y
t

a
) (Hình 2B) bao gồm các chi
Melosira, Asterionella, Cymatopleurra, Somphonema, Fragilaria, Stephanodiscus,
Navicula,Malomonas, Dinobryon, Peridinium, Isochrysis,Chaetoceros,
Phaeodactylum, Skeletonema, Nitzschia,
+ Ngành tảo mắt (Euglenophyta) (Hình 2C) chủ yếu các chi Phacus,
Trachelomonas, Ceratium,
+ Ngành Tảo đỏ (Rhodophyta) (Hình 2D) bao gồm các chi: Porphyridium,

Rhodella,
Bên cạnh đó, dựa vào số
lượng
tế bào, sắc tố roi, cấu trúc tế bào chia tảo thành 8
ngành bao gồm: Tảo lục, tảo mắt, tảo vàng ánh, tảo nâu, tảo giáp, tảo lam, tảo đỏ và
Chloromonadophyta.
Lee (1999) phân loại dựa trên tế bào nhân sơ, nhân chuẩn chứa roi, các sản phẩm
dự trữ, kiểu phân chia tế bào, chia tảo thành ngành tảo lam (tế bào nhân sơ), tảo có
nhân chuẩn không liên hệ với lưới nội chất như: tảo đỏ, tảo lục, tảo mắt, tảo
Glaucophyta, tảo Cryptophyta.

( A) (B)
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -7- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
(C) (D)
Hình 1.2: Một số loại tảo các tảo điển hình
(A) Chlorella (Ngành tảo lục), (B) Cymatopleurra (Ngành tảo lông roi lệch), (C)
Cymatopleurra (Ngành tảo mắt), (D) Porphyridium (Ngành tảo đỏ).
1.1.4 Ứng dụng của vi tảo
Vi tảo có ưu điểm như có kích thước nhỏ, nhiều chất dinh dưỡng và nó phát triển
nhanh sống được trong các môi trường ao, hồ … tạo sinh khối lớn. Do đó ngày nay sử
dụng vi tảo phục vụ nhu cầu cho đời sống càng được phổ biến, làm nguồn thực phẩm
cho người và động vật và các nhiên liệu sinh học đa dạng khác
- Sử dụng vi tảo làm nguồn thực phẩm cho con người và động vật
Vào những năm gần đây, việc sử dụng vi tảo làm thực phẩm chức năng hay làm
dinh
dưỡng

cho con
người
đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học, nhà
sản xuất và tiêu dùng. Sinh khối vi tảo chứa giá trị dinh
dưỡng
cao và không độc tố.
Một ví dụ tiêu biểu cho loại này là tảo Spirunila, đây được coi là nguồn dinh
dưỡng số một của tự nhiên. Nó cung cấp đủ
dưỡng
chất cần yếu cho cơ thể
như:
protein, lipid, glucid, cùng với 30 nguyên tố vi
lượng
và hầu hết các vitamin cần
thiết. Ngoài ra các thành phần axit amin trong vi tảo giúp cân đối các axit béo hòa
tan
được
các vitamin như vitamin A, D làm giảm hàm lượng cholesterol trong
máu, hàm lượng axit linolenic khoảng 1%. Hàm lượng vitamin trong tảo rất lớn.
Hàm
lượng
vitamin B12 trong tảo lớn gấp 1-6 lần trong gan bò, vitamin A trong
tảo lớn hơn 26 lần so với cà rốt. Ngoài ra trong tảo còn chứa đầy đủ khoáng chất
như Ca, Mg, Fe, … đặc việt có Selenium và Gemanium. Tảo còn sử dụng làm thực
phẩm cho
người
suy dinh dưỡng bằng cách tạo dạng lỏng hoặc dạng hạt
đưa
vào dạ
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -8- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
dày
Trong ứng dụng sản xuất thức ăn cho gia súc, Chlorella, Miractinium,
Scenedemus, Spirunila, Oocystis là các loại vi tảo thường được sử dụng để bổ
sung sinh khối tảo vào khẩu phần thức ăn của gia súc. Ngoài ra vi tảo còn được
sử dụng hiệu quả trong nghề nuôi tằm và nuôi cá cảnh. Các nhà khoa học đã thử
nghiệm đưa Spirulina vào thức ăn của cá mè trắng, cá trắm cỏ, rô phi với tỷ lệ 5%.
Kết quả giúp làm tăng tỷ lệ sống và tốc độ tăng
trưởng
của cá. Gần đây việc áp dụng
đưa
vi tảo tươi vào khẩu phần ăn của gà mái đẻ tăng tỷ lệ đẻ và hàm lượng VTM
A có trong trứng (Đặng Đình Kim et al., 1999). Do đó việc áp dụng vi tảo trong
chăn nuôi đang được coi là
hướng
đi tiềm năng và có triển vọng.
- Ứng dụng sản xuất nhiên liệu sinh học
Hiện nay nhu cầu năng
lượng
của con
người
càng gia tăng mà nhiên liệu hóa thạch
đang ngày càng cạn kiệt, giải pháp tìm ra một nguyên liệu thay thế cho nhiên liệu
hóa thạch đang
được
thế giới quan tâm. Tảo được đánh giá có tiềm năng trở thành
nguồn sản xuất nhiên liệu tái tạo chính trên toàn thế giới. Trong thành phần tự

nhiên của vi tảo có chứa dầu thu
được
từ quá trình quang hợp. Xuất phát từ đặc điểm
này, vi tảo đã
được
sử dụng làm nguyên liệu sản xuất dầu thô sinh học.
Ưu
điểm của trồng vi tảo là không cần đất trồng so với các loại cây trồng cho dầu
khác (Chisti Y, 2007). So với những giống thực vật
được
trồng để sản xuất nhiên
liệu sinh học thì vi tảo có thể sản xuất
lượng
dầu lớn gấp 40 lần so với các giống
thực vật khác. Mặt khác tảo biển
được
nuôi trồng bằng khí thải CO
2
sẽ làm giảm
đáng kể lượng khí CO
2
thải ra ngoài không khí, làm giảm tác động hiệu ứng nhà
kính và góp phần làm sạch môi trường. Hơn nữa chúng có mức độ sinh trưởng rất
nhanh, chu kì sinh trưởng hoàn tất chỉ trong vài ngày (Sheng-Yi Chiu et al., 2009),
và có rất nhiều loài tảo có chứa dầu. Thông thường hàm lượng dầu trong tảo vào
khoảng 20-50% (Guan Hua Hang et al., 2009).
Ví dụ như loài vi tảo Chlorella protothecoides khi nuôi theo
phương
thức dị
dưỡng

có khả năng tích lũy lipid đạt 55% khối
l ượng
khô của tế bào sau 144h nuôi
cấy trong môi
trường
có bổ sung bột cao ngô trong thiết bị lên men (Xu H et al.,
2006).
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -9- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Việc nuôi cấy vi tảo không cần các thuốc xịt cỏ hay thuốc trừ sâu
như
khi canh
tác các loại thực vật thông
thường
khác (Liliana Rodolfi et al., 2008). Các thành phần
sinh khối tảo còn
dư
lại sau khi trích dầu có thể
được
dùng
như
nguồn thức ăn cho gia
súc, hoặc làm phân bón, hoặc dùng cho quá trình lên men tạo thành các sản phẩm
ethanol hay methane (Liliana Rodolfi et al., 2008).
- Ứng dụng trong y học
Vi tảo là nguồn cung cấp các chất có hoạt tính kháng sinh (như kháng vi khuẩn,
kháng nấm). Các nhà nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng tảo Spirulina có tác dụng hỗ

trợ sức khỏe như : tăng cường hệ miễn dịch, hỗ trợ tim mạch, giảm cholesterol , khả
năng tiêu hóa, và giả độc cho cơ thể. Mặt khác
được
biết đến
như
yếu tố nâng cao sức
đề kháng cơ thể và là chất hỗ trợ phòng chống ung thư.
- Ứng dụng trong xử lý nước thải
So với các
phương
pháp xử lý
nước
thải truyền thống, việc sử dụng vi tảo để xử lý
nước thải được xem là một trong những
phương
pháp có chi phí thấp, có thể loại bỏ
các chất ô nhiễm hữu cơ, hợp chất photphat cũng như các hợp chất nitơ và các
mầm bệnh. Các vi tảo còn giúp tiêu hóa hiệu quả chất dinh
dưỡng
trong
nước
thải và
cung cấp oxy cho các vi khuẩn hiếu khí. Trong các cơ sở xử lý nước thải truyền
thống thường tạo ra các chất ô nhiễm thứ cấp như bùn thải, và các hóa chất gây
ảnh
hưởng
xấu đến môi
trường
sống. Trong khi đó, các cơ sở xử lý
nước

thải bằng vi
tảo sẽ chỉ tạo ra sinh khối tảo với hàm
lượng
năng
lượng
cao, có thể được xử lý tiếp
để sản xuất phân bón hoặc nhiên liệu sinh học. Bên cạnh đó, xử lý nước thải bằng
vi tảo sử dụng CO
2
làm nguồn quang hợp, điều này làm giảm khí phát thải gây
hiệu ứng nhà kính.
Vi tảo từ lâu đã được xem là nguồn tiềm năng để sản xuất biodiesel vì sinh khối tảo
có chứa hàm lượng dầu cao (Gouveia và cs., 2009) có thể thay thế dầu mỏ nhưng lại
thân thiện với môi trường.Chính vì thế Chlorella vulgaris đã được nghiên cứu vì
tiềm năng trong thành phần sinh khối tảo còn dư lại sau khi trích dầu có thể được
dùng làm nguồn thức ăn cho gia súc , hoặc làm phân bón , hoặc dùng cho quá trình
lên men tạo thành các sản phẩm ethanol hay methane.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -10- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Chlorella vulgaris có tiềm năng và có thể được sử dụng như là một nguồn của thực
phẩm và năng lượng vì nó có khả năng quang hợp hiệu quả, trên lý thuyết có thể đạt
8%, có thể cạnh tranh với các cây trồng khác như cây mía. Đây cũng là một nguồn
thức ăn hấp dẫn bởi vì nó có hàm lượng protein cao và các chất dinh dưỡng thiết yếu
khác; khi sấy khô, nó chứa khoảng 45% protein, 20% chất béo, 20% carbohydrate 5%
chất xơ, 10% chất khoáng và vitamin. Tuy nhiên, vì nó là một loại tảo đơn bào,nên
việc sản xuất trên quy mô công nghiệp để làm thực phẩm đặt ra nhiều khó khăn.
Ngoài ra sử dụng nguồn sinh khối vi tảo làm nguyên liệu cho nhiên liệu sinh học

Sinh khối và hàm lượng lipid có trong tế bào của vi tảo được coi là “nguồn nguyên
liệu tiềm năng” cho sản xuất nhiên liệu sinh học, bởi nó có khả năng quang hợp
cao, sản xuất lượng sinh khối lớn và tăng trưởng nhanh hơn so với các loại cây
trồng đã được dùng trong công nghiệp sản xuất năng lượng sinh học trước đây.
Mặt khác, vi tảo có khả năng sử dụng khí CO
2
trong quá trình trao đổi chất, như
vậy có thể góp phần làm giảm hiệu ứng nhà kính. Hơn nữa, vi tảo có thể được sử
dụng để sản xuất các hợp chất có giá trị cao như carbohydrate, hydrocarbon và các
loại dầu tự nhiên. Do vậy, vi tảo được coi là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản
xuất dầu diesel sinh học, và có thể hoàn toàn thay thế diesel hóa thạch trong tương
lai. Ý tưởng sử dụng vi tảo làm nguồn nhiên liệu đang được các nhà khoa học nhìn
nhận một cách nghiêm túc do sự gia tăng của giá dầu mỏ thế giới, nguồn nhiên
liệu hóa thạch trong tự nhiên đang dần cạn kiệt và điều quan trọng hơn là sự nóng
lên toàn cầu có liên quan đến việc đốt nhiên liệu hóa thạch.
1.2 Các kỹ thuật nuôi trồng và thu hoạch tảo
1.2.1. Các phương pháp nuôi trồng vi tảo
1.2.1.1. Phương pháp cầu mở
Thực tế ao tảo tỷ lệ cao hay còn gọi hệ thống HRAP (High Rate Algae
Ponds) hoặc ao
m
ư
ơng,
đầm phá
được
xem là hệ thống sản xuất vi tảo quy mô lớn và
rẻ hiện nay. Trong những năm 1950, HRAP đã
được
sử dụng rộng rãi. Hệ thống này
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -11- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
sử dụng năng
lượng
Mặt Trời và CO
2
để tổng hợp chất hữu cơ cho sự phát triển của
vi tảo. Chi phí xây dựng và vận hành hệ thống tương đối thấp. Tuy nhiên, phương
pháp này có hạn chế là tốn diện tích đất,
nước
và cần phải có điều kiện khí hậu nhất
định, việc sử dụng khí CO
2
kém hiệu quả, khả năng hòa trộn trong
m
ư
ơng
thấp
(Chisti, 2007; Mata et al., 201). Ngoài ra, sự khác biệt do nhiệt độ thay đổi theo
mùa không được kiểm soát, việc tiếp xúc quá với ánh sáng Mặt trời khó có thể kiểm
soát. Hơn nữa vào cuối giai đoạn phát triển theo cấp số nhân, một số tế bào không
nhận
được
đầy đủ ánh sáng do các tế bào vi tảo khác nổi lên trên mặt nước, điều
này làm giảm năng suất tảo (L. Brennan et al., 2010, 46). Về mặt lý thuyết hệ thống
ao mở nuôi trồng vi tảo cần có mức sản xuất từ 50−60 g.m
-2
.ngày

-1
(Sheehan et al.,
1998)
nhưng
trong thực tế khó để đạt mức sản xuất 10−20 g.m
-2
.ngày
-1
(Shen et
al., 2009), và đạt sinh khối cao nhất khoảng 24 gam sinh khối khô.m
-2
.ngày
-1
(Weisz, 2004). Hệ thống ao mở này thích hợp cho quá trình sản xuất vi tảo với xử lý
nước thải.
Hình 1.3. Mô hình hệ thống ao mở HRAP
1.2.1.2. Hệ thống đóng kín
Hệ thống đóng kín
thường
sử dụng các ống bằng nhựa hoặc thủy tinh trong suốt
để tảo tiếp xúc với năng
lượng
mặt trời .Các túi
được
xếp chồng lên nhau theo chiều
dọc, có nắp đậy tránh
mưa
và bảo vệ vi tảo khỏi nhiễm khuẩn. Ngoài ra vi tảo còn
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -12- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
được trồng trong các ống quang điện .Ống thiết kế dọc, ngang, xoắn ốc đặt trong
nhà máy ở điều kiện lý
tưởng
để tảo sinh
trưởng,
phát triển tối
ưu
(Chisti, 2007).
Trong đó kiểu xoắn ốc được coi là dễ dàng nhất trong việc mở rộng quy mô
(Carvalho et al., 2008). Ống quang điện thích hợp cho chủng tảo chọn lọc để tăng
sinh khối, tăng năng suất lipid cũng như năng suất nhiên liệu sinh học mỗi ngày. Hệ
thống này thực hiện nhằm khắc phục một số hạn chế trong hệ thống ao mở. So với
phương
pháp cầu mở thì
phương
pháp đóng kín cung cấp pH tốt, kiểm soát nhiệt độ
dễ dàng hơn, giảm tạp nhiễm, khả năng hòa trộn tốt và mật độ tế bào cao hơn (Mata
et al., 2010). Hệ thống đóng kín còn tối
ưu
hóa quy trình sản xuất vi tảo vì cho phép
kiểm soát tất cả các yếu tố môi
trường
và
được
áp dụng mọi nơi trên thế giới.
Thường
mật độ tế bào ở hệ thống kín cao gấp 13 và 30 lần so với hệ thống hở (Chisti,

2007). Năng suất nuôi trồng vi tảo thường đạt từ khoảng 20−40 g.m
-2
.ngày
-1
(Shen
et al., 2009). Mặt khác phương pháp này đòi hỏi diện tích đất ít hơn so với
phương
pháp cầu mở nên còn có thể nuôi trồng ở quy mô nhỏ.
Mặc dù có lợi ích tuy nhiên hệ thống này có hiệu quả đạt
được
không đáng kể do
vấn đề tích tụ chất độc hại, bất lợi về pH, chi phí vật liệu và bảo trì cao (Mata et
al.,2010;. Molina Grima et al., 1999).
Hình 1.4 Hệ thống nuôi vi tảo trong các ống quang điện kín
1.2.2 Các phương pháp thu hoạch tảo
Tùy vào mục đích sử dụng vi tảo cho sản xuất nhiên liệu sinh học, hay dùng
trong
nước
thải,
dược
phẩm…, mà có các
phương
pháp nuôi và thu hoạch vi tảo
khác nhau. Việc thu hoạch vi tảo thường áp dụng các phương pháp như:
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -13- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
ph

ư
ơng
pháp ly tâm,
phương
pháp kết tủa,
phương
pháp đông keo tụ điện,
phương
pháp tuyển nổi khí hòa tan,
phương
pháp lọc dòng tiếp tuyến. Dưới đây sẽ giúp
hiểu rõ hơn về từng phương pháp thu hoạch.
1.2.2.1. Phương pháp ly tâm
Ly tâm được xem là kỹ thuật thu hoạch vi tảo phổ biến nhất, đặc biệt trong thu
hoạch vi tảo Chlorella bởi nó có hiệu suất thu hoạch cao (>95%), không tốn thời gian
và xử lý được lượng sinh khối lớn (Converti et al, 2009). Phương pháp ly tâm hoạt
động dưới áp lực cao nhưng không làm phá vỡ cấu trúc tế bào. Tuy nhiên
phương
pháp này có
nhược
điểm tốn nhiều chi phí vận hành.
Hình 1.5 Máy ly tâm

1.2.2.2 Phương pháp kết tủa
Sau khi sinh khối vi tảo mất nước và khô dần việc thu hồi sinh khối sẽ được
thực hiện từ sinh khối ướt bằng quá trình kết bông
Trong giai đoạn tăng
trưởng
theo cấp số nhân, các tế bào vi tảo có bề mặt tích
điện âm cao và rất khó để vô hiệu hóa, do đó các tế bào vẫn phân tán ở trong môi

trường. Sau khi tảo sinh
trưởng
đạt giai đoạn ổn định hoặc các điện tích âm giảm,
làm cho các tế bào tảo tập hợp lại và tạo thành hạt tảo có kích
thước
lớn hơn lắng
xuống
dưới
dẫn tới quá trình tự động kết bông. Theo một nghiên cứu khác, hiện
tượng
tự kết bông xảy ra do gia tăng pH từ sự tiêu thụ CO
2
trong quá trình quang hóa
vi tảo, với sự hiện diện của muối, chẳng hạn như Magiê và Canxi. Vandamme et al
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -14- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
(2011) chứng minh được rằng pH bằng 11 là giá trị thích hợp cho quá trình tự động
kết bông của các hạt tảo xảy ra.
Người
ta cho rằng keo tụ xảy ra do sự kết tủa hóa
học của muối Canxi hoặc Magiê trong môi
trường
nuôi cấy có độ pH cao (G.Shelef
et al., 1984) kéo theo sự kết tủa các tế bào vi tảo. Mặt khác, trong một nghiên cứu
của Sukenik và Shelef, (1984) thì keo tụ ở pH cao là do kết tủa Calcium Phosphate.
Nồng độ phosphate cao (0,1 - 0,2mM) là bắt buộc để quá trình này có hiệu quả.
Đây được xem là phương pháp tốn ít chi phí nhất

nhưng
lại mất thời gian thu hoạch.
1.2.2.3 Phương pháp tuyển nổi khí hòa tan
Tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air Flotation−DAF) là
phương
pháp được
ứng dụng trong việc thu hoạch vi tảo. Quá trình này sử dụng các khí hòa tan bơm
vào nước thải trong các bể tuyển nổi với một áp lực nén. Các bọt khí nhỏ
được
hình
thành kéo bông vi tảo nổi lên trên mặt nước. Lớp bông tảo này được loại bỏ bằng
thiết bị gạt .
DAF cũng có thể xảy ra tự nhiên khi hàm
lượng
lipid chứa trong vi tảo tăng, thu
hoạch vi tảo Chlorella vugaris bằng cách tuyển nổi sử dụng khí ozone (O
3
) phân tán.
Ngoài ra để tăng hiệu suất tuyển nổi, có thể sử dụng chất trợ keo hoặc chất hoạt
động bề mặt nhằm keo tụ các hạt bông tảo, rồi dùng áp lực khí tuyển lên trên bề mặt.
Hóa chất keo tụ
thường
ứng dụng trong loại bỏ tảo là phèn Nhôm hoặc Poly
Aluminium Chloride (PAC). Khoảng 90% tảo
được
thu hoạch khi sử dụng CTAB
(N- Cetyl-N-N-N-trimetylammonium bromua).
Phương
pháp DAF có thể loại bỏ
đến hơn 80% với 18 loại vi tảo khác nhau trong

nước
thải (Craenenbroeck et al,1993
1.2.2.4 Phương pháp lọc dòng tiếp tuyến
Phương
pháp này sử dụng dòng
nước
chứa tảo đi vào theo
phương
tiếp tuyến
với bề mặt của màng lọc. Sau đó, dòng dung dịch vi tảo chuyển động ngang qua
màng lọc, các hạt có kích
thước
nhỏ hơn kích
thước
lỗ của màng lọc sẽ lọt xuống
dưới.
Còn các hạt tảo có kích
thước
lớn hơn
được
giữ lại phía trên màng và
được đưa
ra ngoài. Các loại màng lọc
được
sử dụng trong
phương
pháp này là màng vi lọc
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -15- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
(microfiltration - MF) có kích
thước
lỗ từ 0.1−1 µm hoặc siêu vi lọc (hyperfiltration
- UF) có kích
thước
lỗ từ 0,001 đến 0,1 µm.
1.2.2.5 Phương pháp đông keo tụ điện
Phương
pháp đông keo tụ điện
(electrocoagulatioin/flotation
– ECF) là kỹ thuật
sử dụng nhằm tách vi tảo ra khỏi dung dịch
dưới
tác dụng của dòng điện một chiều
được sinh ra giữa 2 điện cực anot và catot. Các chất này
được
tách
dưới
dạng các
bông cặn nhờ sự hỗ trợ của các tác nhân đông–keo tụ (phèn Al, phèn Fe, polyme,
…) và được tách ra khỏi hệ thống nhờ các thiết bị lắng, tuyển nổi, gạt.
Phương
pháp
này
được
ứng dụng rộng rãi trong xử lý
nước
thải.

1.3 . Khả năng hấp thụ photpho của vi tảo
Qua thời gian nuôi vi tảo trong vi mô phòng thí nghiệm , nuôi trong môi
trường BBM cũng như nuôi trong môi trường nước thải thủy sản, và quá trình
quan sát, tiến hành đo các chỉ tiêu cho thấy rằng vi tảo phát triển trong môi
trường nước thải và khả năng vi tảo hấp thụ photpho rất cao ,vi tảo đã dùng
chất dinh dưỡng có trong nước thải để làm chất dinh dưỡng cho sự phát triển
của mình để tăng sinh khối.
Thể hiện sự tăng trưởng ở 2 hình (A) và (B) sự tăng trưởng vi tảo trong môi
trường nước thải và trong môi trường BBM được quan sát trên kính hiển vi.
Khi trong môi trường nước thải thì kích thước vi tảo to hơn so với môi trường
nuôi BBM chúng đã sử dụng chất dinh dưỡng trong nước thải như : Nito,
photpho để làm cho tăng trưởng tăng lên , số lượng tế bào tăng lên nhanh.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -16- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN

(A) (B)
Hình 1.6. Sự tăng trưởng vi tảo môi trường nước thải(A) và môi trường BBM
(B).
1.4 Ưu và nhược điểm của vi tảo Chlorella vulgaris
Ưu điểm của vi tảo Chlorella vugaris : Đặc điểm quan trọng là Chlorella
vugaris sinh
trưởng
tốt trong nhiều môi
trường nước
thải khác nhau, có khả năng
xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước như BOD, COD, TSS, có khả năng hấp

thụ các chất dinh
dưỡng
nitơ và photpho với hiệu suất cao. Hơn nữa chúng có
khả năng hấp thụ CO
2
có hàm lượng dao động từ 5-58% khối lượng thân
thiện với môi
trường.
Ngoài ra có thể tận dụng khí CO
2
từ khí thải công nghiệp
để kết hợp với
nước
thải để nuôi trồng vi tảo giúp làm giảm chi phí cho quá trình.
Sinh khối vi tảo thu
được
có thể tận dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học và
nhiều ứng dụng khác
Nhược điểm của vi tảo là Chlorella vugaris
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -17- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Giống Chlorella vulgaris
Vi tảo Chlorella vugaris là loài tảo đơn bào
nước
ngọt có màu xanh lục. Tế bào
của nó có hình cầu hoặc elip có đường kính khoảng từ 2-10µm. Vi tảo được chọn

trong nghiên cứu này là giống vi tảo Chlorella vugaris 211/19 (SAG) lấy từ phòng
thí nghiệm Génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA)
(UMR CNRS 6144) ở thành phố Nantes – Cộng hòa Pháp.
Hình 2.1 : Vi tảo Chlorella vulgaris được quan sát dưới kính hiển vi
2.1.1. Đặc điểm sinh học
- Chlorella vugaris là loài tảo xanh lá cây, thuộc về phân loại khoa học sau đây:
tên miền: Eukaryota, giới: Protista, nhóm: Chlorophyta, lớp: Trebouxiophyceae,
bậc: Chlorellales, họ: Chlorellaceae, chi: Chlorella, loài: Chlorella vulgaris
- Chlorella vugaris
được
Willem Martinus Beijerinck một nhà nghiên cứu Hà
Lan, lần đầu tiên phát hiện vào năm 1980 và cũng là loài vi tảo đầu tiên
được
ông
phát hiện. Chlorella xuất phát từ
―Cholosll
có nguồn gốc tiếng Hy Lạp, có nghĩa là
màu xanh và hậu tố
― ellall
tiếng La Tinh nghĩa là có kích
thước
nhỏ. Đây là loài vi
tảo đơn bào phát triển trong
nước
ngọt và có mặt từ thời kỳ tiền Cambri cách đây 2,5
tỷ năm.
2.1.2. Đặc điểm hình thái
Chlorella vugaris là một tế bào hình cầu nhỏ có đường kính từ 2–10 μm
(Yamamoto et al., 2004; Yamamoto et al., 2005) và có nhiều cơ quan kết cấu giống
thực vật. Hình2.2

dưới
đây thể hiện cấu tạo của vi tảo C. vugaris
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -18- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Hình 2.2. Sơ đồ thể hiện các cơ quan tế bào của vi tảo Chlorella (Carl Safi et al,
2014)
a. Vách tế bào
Vách tế bào của vi tảo thay đổi theo từng giai đoạn tăng trưởng. Giai đoạn
đầu hình thành các túi bào tử, các tế bào mới hình thành còn mong manh, có kích
thước electron khoảng 2nm (Yamamoto et al., 2004, Yvonne et al., 2000). Các vách
tế bào con tăng dần kích
thước
cho tới khi đạt 17−21nm đây là kích
thước trưởng
thành của vi tảo. Trong giai đoạn trưởng thành, độ dày và thành phần vách tế bào
không thay đổi.
b. Tế bào chất
Tế bào chất là chất gel giới hạn trong hàng rào của màng tế bào. Tế bào chất
chứa nước, protein hòa tan và khoáng sản. Đây là nơi mà tế bào chứa các cơ
quan quan trọng như ty thể, hạt nhân, không bào (Kuchitsu et al., 1987), lục lạp
và thể Golgi (Solomon et al., 1999).
- Ty thể: chứa vật chất di truyền, bộ máy hô hấp và 2 lớp màng tế bào. Màng
bao quanh toàn bộ cơ quan chứa tỷ lệ bằng nhau giữa protein và photpholipid. Tuy
nhiên màng bên trong cấu tạo protein gấp 3 lần Photpholipid (Solomon et al., 1999).
- Lục lạp: Chlorella vugaris có chứa duy nhất một lục lạp bao bọc với một
màng đôi gồm phospholipid, màng ngoài có chức năng thẩm thấu và chuyển
hóa ion,

trong
khi đó màng bên trong giúp vận chuyển protein. Các hạt tinh
bột có thể được hình thành trong lục lạp bao gồm amylose và amylopectin.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -19- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Lục lạp cũng là nơi lưu trữ màng thilacoid nơi mà các sắc tố diệp lục chiếm
ưu
thế
được
tổng hợp tạo ra các màu sắc khác nhau
như
lutein (Van den Hoek et
al., 1995; Lee et al., 2008)
2.1.3. Thành phần hóa học
Vi tảo Chlorella vugaris có nhiều thành phần dinh dưỡng bao gồm: Bột đường:
20-30%, Chất béo: 10-20%, Đạm: 50%, Vitamin B: 18mg/g, Lipid: 10-15%, C:
0,3- 0,6mg/g, K: 6mg/g, Sterin: 0,1-0,5%, β-caroten: 0,16%, Chlorophyll-a:2,2%,
Chlorophyll- b: 0,58%.
Khi sử dụng năng
lượng
Mặt Trời để thực hiện quá trình quang hợp, vi tảo có khả
năng tổng hợp Protein, Lipid… Chlorella rất giàu Protein, Vitamin và khoáng chất.
Ngoài ra trong Chlorella vugaris còn chứa Photpho, Canxi, Iod, Magiê, Sắt và Đồng.
Chúng được đánh giá có khả năng chữa ung bướu, tăng khả năng miễn dịch cho cơ
thể, có tác dụng trong điều trị bệnh cao huyết áp,…tảo còn được ứng dụng chế
biến mỹ phẩm, thuốc, làm thức ăn cho người, động vật, có khả năng xử lý môi
trường và

được
ứng dụng cao trong điều chế biodiesel.
2.2. Môi trường nuôi cấy và sinh khối tảo Chlorella vugaris
2.2.1. Pha môi nuôi cấy BBM
Môi trường nuôi cấy tảo là môi trường dinh dưỡng BBM (Bold‘s Basal
Medium) có bổ sung dung dịch
dưỡng
Hutner (Thi Dong Phuong Nguyen et al.,
2014). Khi tiến hành pha môi trường phải đảm bảo tất cả các thiết bị và dụng cụ
được tiệt trùng ở 120
0
C. Vậy, để tạo ra môi
trường
nuôi cấy vi tảo thì cần phải pha
được
hai dung
d
ị
ch
BBM và Hutner.
Môi
trường
dinh
dưỡng
BBM
được
pha theo quy trình
như
sau :
 Chuẩn bị 1 bình dung tích 2 lít.

 Tiến hành cân các chất và cho vào bình 1 và khối
lượng tương
ứng
như
sau:
Bảng 2.1: Thành phần môi tr
ư
ờng dinh d
ư
ỡng BBM
Hóa chất Khối
lượng
(mg/l)
NaNO
3
725
KH
2
PO
4
100
MgSO
4
.7H
2
0
140
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -20- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương

NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
CaCl
2
.2H
2
0
25
NaHCO
3
840
 Lắc đều
đưa
vào máy hấp tiệt trùng ở 120
0
C,
(lưu
ý: NaHCO
3
nên cho vào
sau, vì nếu cho vào
trước
khi đem đi tiệt trùng có thể gây nổ bình).
2.2.2. Pha môi
trường dưỡng
Hutner
Có thể
được
pha chế theo các
bước như

trình bày ở sau.
 Chuẩn bị 3 bình thí nghiệm:
Bình 1: Chuẩn bị 200ml nước cất hoà với 50g NA
2
EDTA đun nóng cho tan
hết .
Bình 2:Chuẩn bị 200ml KOH 20% (cân 40g KOH hoà tan vào 200ml nước cất)
- Bình 3 gồm:
ZnSO
4
.7H
2
O
22g
H
3
BO
3
11,4
g
MnCl
2
.4H
2
O
5,06g
CoCl
2
.6H
2

O 1,61g
CuSO
4
.5H
2
O 1,57g
FeSO
4
.7H
2
O 4,99g
(NH
4
)
6
Mo
7
O
24
.4H
2
O
1,1g
Bảng 2.2 Thành phần dung dịch trong Bình 3
 Cho lần lượt chất trên vào 500ml nước cất, khuấy đều( cho ít nước máy và ít
NaCl đun lên ). Sau đó đun ở 90- 95
0
C chuyển sang màu cam hay sánh lại.

Đổ cốc1 vào bình 3 dung dịch chuyển sang màu xanh đun lên 95−100

0
C . Sau
đó để nguội xuống 70
0
C.
 Đổ vào bình chứa 2l thêm từ từ KOH từ cốc2 vào bình 3 đến khi pH của
dung dịch đạt 6,5 – 6,8 dừng. Ở đây nên dùng pipet nhựa cho từng giọt KOH
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -21- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
vào bình 3, và khuấy thật đều, và đồng thời đo pH
trước
khi tiếp tục thêm vào
KOH. Đây có thể xem là thao tác khó nhất trong quy trình.
 Dùng nút hoặc bông gòn đậy kín bình, bao kín nắp miệng bình bằng
giấy bạc.
 Để dung dịch ở điều kiện phòng cho đến lúc nào dung dịch chuyển qua màu
tím thì tiến hành lọc bằng giấy lọc và ta thu được dung dịch dưỡng Hutner.
Tùy theo chất
lượng
hóa chất sử dụng mà thời gian đợi cho dung dịch chuyển
màu có thể dao động từ 1-2 tuần.
Hình 2.3 : Môi trường dinh dưỡng Hutner
Như vậy trong thí nghiệm này, môi trường nuôi cấy gồm môi trường dinh dưỡng
BBM và dung dịch
dưỡng
Hutner. Khi pha môi
trường

nuôi cấy tuân theo tỷ lệ cứ 1L
môi
trường

tương
ứng với 0,5ml dung dịch
dưỡng
Hutner.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Mô hình nuôi tảo trong phòng thí nghiệm
Mô hình gồm khung gỗ hình chữ nhật có kích thước dài x rộng x cao tương ứng là
1m x 0,5m x 1m. Phía mặt trên khung gỗ dung để gắn 3 bóng đèn huỳnh quang 220V
dài 0,6m.
- Vi tảo được nuôi trong các bình tam giác dung tích 250mL và 2L, các bình đặt
trên máy khuấy từ nằm trong khung gỗ tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng.
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -22- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Hình 2.4 : Mô hình nuôi tảo trong phòng thí nghiệm
2.3.2. Quy trình nuôi tảo trong môi trường BBM
 Chuẩn bị các bình tam giác 250mL, 2L , bơm, máy khuấy từ, vi tảo giống
 Tiến hành nuôi nhân giống trong bình tam giác 250mL nuôi trong vòng 6 ngày
rồi nhân sang bình tam giác 2L với thể tích nuôi chỉ 1L , thể tích giống tảo cho
vào chiếm 10% thể tích môi trường.
 Tảo nuôi phải được chiếu sáng bằng bóng đèn huỳnh quang như ở trên và sục
khí 24/24 giờ, nhiệt độ 27 – 28
0
C.

 Sau khi nhận thấy sinh khối tảo tăng lên nhanh, màu tảo có dung dịch xanh
đậm, tiến hành đo nồng độ vi tảo. Cách xác đinh nồng độ vi tảo bằng
phương
pháp cân khô
được
tiến hành
như
sau:
+ Giấy lọc bỏ vào trong đĩa petri rồi sấy khô trong vòng 2 tiếng ở 100
0
C, sau
đó lấy ra bỏ nhanh vào bình hút ẩm trong vòng khoảng 10-15 phút, rồi cân ghi
lại khối lượng ban đầu.
+ Dùng nhíp gắp giấy lọc sau khi đã cân bỏ vào phễu lọc chân không.
Dùng pipet tự động hút 10mL dung dịch tảo từ bình nuôi cấy nhỏ từ từ vào giấy
lọc, sau đó dùng tia nước cất tráng lên thành máy hút chân không tránh sinh
khối còn dính lại trên thành. Thực hiện
tương
tự cho 2 mẫu giấy lọc tiếp, để có 3
mẫu
tương đương
đem cân lấy giá trị trung bình,
+ Đem 3 mẫu giấy lọc bỏ trong đĩa petri ban đầu, đi sấy trong vòng 2h ở
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -23- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
100
0

C sau đó đưa nhanh vào bình hút ẩm để 10-15 phút rồi cân khối lượng của
cả giấy lọc chứa sinh khối tảo khô, đĩa petri,ta trừ đi khối lượng đĩa petri và
giấy lọc ban đầu sẽ tính
được
khối
lượng
vi tảo khô (có trong 10 mL dung dịch).
Lấy giá trị trung bình của ba mẫu.
Hình 2.5: Giấy lọc chứa sinh khối vi tảo sau khi hút chân không
2.3.3 Tiến hành nuôi tảo trong môi trường nước thải
Nước thải dùng trong nghiên cứu lấy từ trạm xử lý tập trung của khu Công nghiệp
dịch vụ thủy sản Thọ Quang – Đà Nẵng. Nước thải được lấy tại bể lắng II, sau khi đã
qua các công trình xử lý: bể kị khí, bể hiếu khí, bể lắng đợt 1, bể Aerotank 1 và
Aerotank.
Bảng 2.3 Các chỉ tiêu trong nước thải chứa tảo ngày bắt đầu nuôi và ngày cuối cùng
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -24- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương


Ngày Chỉ số COD BOD P-T N-T Đơn vị
06/04/2015 Đợt 1 450 316.8 5.83 56 Mg/l
16/04/2015 Đợt 2 205.7 137.5 3.1 28 Mg/l
NGHIÊN CỨU SỰ HẤP THỤ PHOTPHO CỦA CHLORELLA VULGARIS TRÊN MÔI
TRƯỜNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Trong quá trình nghiên cứu nuôi tảo trong nước thải của vi tảo Chlorella
vulgaris, tiến hành đo các chỉ số OD, Chlorophylle a, đếm số tế bào, nitơ tổng,
photpho tổng. Trong đó, các thông số như: đo OD, chlorophylle a, đếm số tế
bào,nitơ tổng, tiến hành đo tại các phòng thí nghiệm của Cao Đẳng Công Nghệ .
Riêng chỉ tiêu photpho tổng, được gửi đo tại phòng thí nghiệm Môi Trường –
Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng.
Tảo nuôi trong nước thải đợt 1: Nuôi trong 3 bình có cùng nồng độ 0,052 g/l cho vào

trong 3 bình có dung tích 2 lít khoảng 1 lít nước thải và 350ml tảo , tảo đem nuôi có
nồng độ sinh khối tảo đạt 0,2 g/l, thời gian chiếu sáng và sục khí 24/24h, nhiệt độ 27-
28
0
C, mỗi ngày đều đo OD ở bước sóng 682nm, đo chlorophylle a, đếm số tế bào
bằng kính hiển vi điện tử.
Cứ thế nếu giá trị mật độ quang đo được ở bước sóng 682nm giảm thì ngừng sục khí.
Bắt đầu để lắng ngừng sục khí nhưng vẫn đo các giá trị OD, chlorophylle a, đếm tế
bào và đo 2 giá trị nitơ tổng và photpho tổng để xem hiệu suất khả năng hấp thụ nitơ
và photpho của vi tảo cho đến khi kết thúc quá trình thí nghiệm .
-Sau khi nuôi xong đợt 1 ta tiến hành nuôi tảo trong nước thải đợt 2, trong quá
trình nuôi tảo đợt 1 ta cũng nuôi song song tảo trong môi trường BBM cũng đo
biomass hằng ngày để biết được nồng độ sinh khối tảo cho vào trong nước thải nuôi
đợt tiếp theo nhằm tiết kiệm được thời gian. Nồng độ tảo cho vào trong nước thải đợt 2
đạt nồng độ 0,3g/l. Ta tiến hành nuôi trong 3 bình có dung tích 2 lít mỗi cốc có nồng
độ khác nhau mục đích khảo sát khả năng sinh trưởng của tảo ở nồng độ nào tối ưu
nhất , nồng độ tảo cho vào 3 bình cụ thể như sau :
+Bình 1: có nồng độ tảo 0,052 g/l , cho vào cốc một 1,5 lít nước thải và 315 ml tảo
+Bình 2: có nồng độ tảo 0,02 g/l , cho vào cốc một 1,5 lít nước thải và 107 ml tảo
+Bình 3: có nồng độ tảo 0,01 g/l , cho vào cốc một 1,5 lít nước thải và 52 ml tảo
SVTH: Lê Hoài Diệu Tâm -25- GVHD: TS. Nguyễn Thị Đông Phương