phân lập, khảo sát một số đặc điểm sinh học và tuyển chọn môi trường nuôi cấy giúp tăng sinh khối vi tảo thraustochytrid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC





LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC



PHÂN LẬP, KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ
TUYỂN CHỌN MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY GIÚP TĂNG SINH
KHỐI VI TẢO THRAUSTOCHYTRID



CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
ThS. TRẦN THỊ XUÂN MAI NGUYỄN DUY PHƢƠNG
MSSV: 3102771
LỚP: CNSHTT K36





Cần Thơ, Tháng 12/2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC





LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC



PHÂN LẬP, KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ
TUYỂN CHỌN MÔI TRƢỜNG NUÔI CẤY GIÚP TĂNG SINH
KHỐI VI TẢO THRAUSTOCHYTRID


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
ThS. TRẦN THỊ XUÂN MAI NGUYỄN DUY PHƢƠNG
MSSV: 3102771
LỚP: CNSHTT K36







Cần Thơ, Tháng 12/2014
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

PHẦN KÝ DUYỆT


CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký tên) (Ký tên)



Trần Thị Xuân Mai Nguyễn Duy Phương

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký tên)







Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

LỜI CẢM TẠ
Qua quá trình học tập và nghiên cứu, đến nay tôi đã hoàn thành Luận văn Tốt
nghiệp Đại học, chuyên ngành Công nghệ Sinh học. Trong suốt quá trình nghiên cứu,
luôn có sự động viên và giúp đỡ của gia đình, quý thầy cô, bạn bè đã giúp tôi vượt qua
khó khăn và hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
Cán bộ hướng dẫn – Cô Trần Thị Xuân Mai đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt
kiến thức, kinh nghiệm cũng như luôn động viên, khuyến khích tôi trong quá trình học
tập và nghiên cứu.
Quý thầy cô Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học
Cần Thơ đã truyền đạt kiến thức, giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi học tập và thực hiện
đề tài.
Các bạn lớp Công nghệ Sinh học tiên tiến K36 và các em sinh viên đã giúp đỡ tôi
hoàn thành tốt luận văn này.

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014




Nguyễn Duy Phƣơng

Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
TÓM TẮT
Đề tài “Phân lập, khảo sát một số đặc điểm sinh học và tuyển chọn môi trường
nuôi cấy giúp tăng sinh khối vi tảo Thraustochytrid” đã được thực hiện với mục tiêu
phân lập được một số dòng vi tảo biển dị dưỡng có khả năng sản xuất carotenoid và
chọn ra môi trường giúp tăng sinh khối vi tảo ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long
(Trà Vinh và Bến Tre), từ đó tuyển chọn được những dòng có hàm lượng carotenoid

cao.
Trong nghiên cứu này mười lăm dòng vi tảo Thraustochytrid đã được phân lập
từ các mẫu lá đước (Rhizophora apiculata Blume), lá bần (Sonneratia caseolaris) và
lá mắm (Avicennia officinalis) tại các vùng biển của hai tỉnh Trà Vinh và Bến Tre dựa
vào các đặc điểm khuẩn lạc và tế bào. Bốn dòng vi tảo B3, M6, M10 và Đ14 được
chọn để khảo sát trên 5 loại môi trường GYPS cải tiến (3g/L glucose, 1,25g/L yeast
extract, 1,25g/L peptone và 500ml/L), NM-5(50g/L glucose, 10g/L yeast extract, 10g/L
peptone, 1g/L NaCl, 10g/L MgSO
4
), NM-8(80g/L glucose, 10g/L yeast extract, 10g/L
peptone, 1g/L NaCl, 10g/L MgSO
4
), F-5(50g/L glucose, 10g/L yeast extract, 10g/L
peptone, 500ml NSW/L) và F-8(80g/L glucose, 10g/L yeast extract, 10g/L peptone,
500ml NSW/L), kết quả NM-5 là môi trường tiềm năng cho nuôi tăng sinh khối vi tảo,
đồng thời khi phân tích hàm lượng carotenoid tổng số thì dòng M10 có hàm lượng
carotenoid cao nhất với 3849 µg/kg trọng lượng khô, tiếp theo là dòng M6 với 3000
µg/kg. Hai dòng Đ14 và B3 có hàm lượng carotenoid thấp hơn với 1811 và 1797
µg/kg. Với điều kiện nuôi cấy đơn giản, phát triển nhanh, và có hàm lượng carotenoid
tổng số cao, dòng M10 có thể được xem là nguồn vi tảo tiềm năng để sản xuất
carotenoid với số lượng lớn.
Từ khóa: carotenoid, môi trường, sinh khối, vi tảo biển dị dưỡng







Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến ii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
MỤC LỤC
Trang
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM TẮT i
MỤC LỤC ii
DANH SÁCH BẢNG v
DANH SÁCH HÌNH vi
TỪ VIẾT TẮT vii
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu 2
CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1. Tổng quan về vi tảo 3
2.1.1. Đặc điểm hình thái 3
2.1.2. Cấu tạo tế bào 4
2.1.3 Hình thức sinh sản 5
2.1.4 Phân loại 6
2.1.5. Giá trị dinh dưỡng của vi tảo 7
2.1.6. Sơ lược về vi tảo nhóm Thraustochytrid và tình hình nghiên cứu 8
2.2. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến nuôi sinh khối vi tảo 12
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến iii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
2.2.1. Nhiệt độ và độ mặn 12
2.2.2. pH 13
2.3. Một số phƣơng pháp xác định quá trình sinh trƣởng của vi tảo 14
2.3.1. Đo mật độ thông qua giá trị OD 14
2.3.2. Đếm mật số tế bào 14
2.4. Sắc tố carotenoid 14

2.4.1. Khái niệm và phân bố 14
2.4.2. Phân loại và cấu tạo 14
2.4.3. Tính chất vật lý 15
2.4.4. Tính chất hóa học 16
2.4.5. Chức năng 16
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18
3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu…………………………………………………………… 18
3.1.1. Thời gian và địa điểm 18
3.1.2. Nguyên vật liệu 18
3.1.4. Dụng cụ và thiết bị 18
3.1.5. Hóa chất 18
3.1.6. Môi trường nuôi cấy vi tảo biển 19
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 20
3.2.1. Quy trình phân lập vi tảo 20
3.2.2. Mô tả hình thái khuẩn lạc và tế bào vi tảo 21
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến iv Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
3.2.3. Nhân sinh khối các dòng vi tảo phân lập được 22
3.2.4. Xác định trọng lượng khô tế bào vi tảo 22
3.2.5. Dựng đường chuẩn giữa trọng lượng khô tế bào và chỉ số OD 22
3.2.6. Xác định hàm lượng carotenoid 23
3.2.7. Tuyển chọn môi trường nuôi cấy để tăng sinh khối tế bào. 24
3.2.8. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 24
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
4.1. Kết quả phân lập vi tảo 25
4.2. Mô tả hình thái vi tảo 26
4.3. Kết quả dựng đƣờng chuẩn giữa trọng lƣợng khô và chỉ số OD 29
4.4. Kết quả đánh giá hiệu quả chọn lọc môi trƣờng để tăng sinh khối vi tảo. 31
4.5. Hàm lƣợng carotenoid của các dòng vi tảo phân lập đƣợc 34
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 37

5.1 Kết luận 37
5.2 Đề xuất 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 38
PHỤ LỤC





Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến v Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
DANH SÁCH BẢNG
Bảng3.1. Thành phần môi trƣờng GYPS cơ bản………… 19
Bảng 3.2. Thành phần môi trƣờng GYPS cải tiến………… 19
Bảng 3.3. Thành phần kháng sinh…… 19
Bảng 3.4. Thành phần 4 loại môi trƣờng chọn lọc…………………………20
Bảng 4.1. Các dòng vi tảo và nguồn gốc các dòng vi tảo đã phân lập 26
Bảng 4.2. Đặc điểm, hình thái khuẩn lạc và tế bào của các dòng vi tảo phân
lập đƣợc 27
Bảng 4.3. Hàm lƣợng carotenoid tổng số của các dòng vi tảo phân lập
đƣợc…………………………………………………………… 38

Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến vi Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
DANH SÁCH HÌNH
Hình2.1.Tế bào vi tảo Thraustochytrid E100……………………… … 9
Hình2.2.Cấu trúc của một số loại sắc tố carotenoid…………………… 16
Hình4.1.Hình thái khuẩn lạc của một số dòng vi tảo phân lập đƣợc (A)
B3; (B) M6; (C) M10; (D) Đ14………………………………….28
Hình4.2.Hình thái tế bào của một số dòng vi tảo dƣới kính hiển vi
(E100)(A)M7;(B)B8;(C)M6;(D)M10;(E)B3;(F)Đ14……… 29

Hình 4.3.Biểu đồ sinh trƣởng của 4 dòng vi tảo theo thời gian (A: B3; B:
M6; C: M10; D: Đ14)………………………………………… 31
Hình4.4. Đƣờng chuẩn OD 600 nm – trọng lƣợng khô dòng Đ14……… 31
Hình4.5. Đƣờng chuẩn OD 600 nm – trọng lƣợng khô dòng B3……… 32
Hình4.6. Đƣờng chuẩn OD 600 nm – trọng lƣợng khô dòng M6…… 32
Hình4.7. Đƣờng chuẩn OD 600 nm – trọng lƣợng khô dòng M10…… 35
Hình4.8.Sự khác nhau về hàm lƣợng carotenoid giữa các dòng vi tảo phân
lập đƣợc……………………………………………………… 38

Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến vii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
TỪ VIẾT TẮT
DHA Docosahexaenoic acid
EPA Eicosapentaenoic acid
FAMEs Fatty acid methyl esters
GYPSct Glucose Yeast extract Peptone Seawater cải tiến
NSW Natural Sea Water
OD Optical Density
PUTAs Polyunsaturated fatty acids
WHO World Health Organization
SPSS Statistical Package for the Social Sciences

Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 1 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, vi tảo ngày càng thu hút sự quan tâm đặc biệt không chỉ trong lĩnh
vực nghiên cứu chuyên sâu về khoa học cơ bản mà còn trong lĩnh vực ứng dụng thực
tế. Ứng dụng của vi tảo rất đa dạng từ việc làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản,
thực phẩm chức năng cho người đến việc làm thuốc, mỹ phẩm… bởi chúng có
giá trị dinh dưỡng cao và chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học quý. Ngoài ra, vi
tảo còn có vai trò quan trọng trong xử lý ô nhiễm môi trường, làm phân bón và
đặc biệt trong vài chục năm trở lại đây chúng còn là một đối tượng đầy tiềm năng
trong việc giải quyết các vấn đề khó khăn như: an ninh năng lượng (sản xuất nhiên
liệu sinh học từ tảo), thay đổi khí hậu toàn cầu (sử dụng tảo để giảm hiệu ứng nhà
kính), chinh phục vũ trụ (làm nguồn thức ăn cho các phi hành gia, tham gia trong chu
trình khép kín khí trong hệ thống tàu vũ trụ ….). Tuy nhiên, ứng dụng phổ biến nhất
hiện nay của vi tảo vẫn là làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản và tách chiết các chất
có giá trị thương mại.
Nắm bắt được điều đó, có rất nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu trên đối tượng
này và một số ứng dụng của vi tảo cũng đã đi vào thực tiễn đời sống. Riêng ở các hệ
sinh thái như cửa sông, cửa biển hay các đầm ngập mặn nhiều cây đước, mắm và bần
thì vi tảo biển thuộc nhóm Thraustochytrid có mặt rất phong phú và đa dạng. Riêng ở
Việt Nam thì điều kiện tự nhiên với bờ biển dài, nước mặn phong phú vô cùng thuận

lợi cho vi tảo phát triển nhưng trong thời gian qua thì nguồn vi tảo phục vụ nuôi trồng
thủy sản và nguồn dược liệu vẫn còn hạn chế, chủ yếu phải nhập từ nước ngoài, do đó
khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu nước ta kém, khó phát huy giá trị vốn có của
chúng. Vi tảo có những ưu điểm nổi bật như: tốc độ sinh trưởng nhanh, năng suất thu
sinh khối và thu dầu cao hơn các loại thực vật có dầu khác, dễ nuôi trồng, ít cạnh
tranh với đất nông nghiệp, không cần nguồn nước sạch, thân thiện với môi trường.
Những năm gần đây, mặc dù trong nước có nhiều công trình nghiên cứu về vi tảo biển
nhóm Thraustochytrid với khả năng sản xuất carotenoid, lipid nhưng còn hạn chế và
chưa có tính tổng thể.
Trong hàng loạt các chất có khả năng chống oxy hóa trong tự nhiên như
flavonoid, vitamin C, vitamin E… được quan tâm và nghiên cứu về tiềm năng sử dụng
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 2 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
làm thực phẩm chức năng thì carotenoid là nhóm sắc tố được tìm thấy đa dạng trong tự
nhiên nhất ở sinh vật sống như thực vật, động vật, vi khuẩn, tảo, nấm… Kể từ khi
được phát hiện đến nay carotenoid được biết đến có tác dụng ngăn chặn một số loại
bệnh ở người như bệnh về tim mạch, ung thư và một số bệnh mãn tính. Ngoài ra, nhiều
nghiên cứu cũng đã chứng minh carotenoid còn có tính chống oxy hóa. Hiện nay,
carotenoid được nghiên cứu và ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực dược, mỹ phẩm.
Việc sản xuất carotenoid từ nguồn có sẵn trong tự nhiên được cho là an toàn hơn vì ít
tạo ra các dạng đồng phân cấu trúc có khả năng ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con
người so với từ con đường tổng hợp hóa học. Ngoài ra, các yếu tố kinh tế khác như rẻ
tiền, năng suất cao cũng làm cho việc sản xuất carotenoid từ nguồn tự nhiên ngày càng
được ưu tiên. Hơn nữa, nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng sử dụng các
sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, do đó các nghiên cứu và ứng dụng vi tảo ngày
càng được quan tâm hơn. Xuất phát từ xu hướng chung và những thuận lợi của nước
ta, đề tài nghiên cứu “Phân lập, khảo sát một số đặc điểm sinh học và tuyển chọn
môi trƣờng nuôi cấy giúp tăng sinh khối vi tảo Thraustochytrid” được thực hiện
mang tính cấp thiết trong giải quyết các yêu cầu thực tiễn đặt ra hiện nay.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Phân lập được một số dòng vi tảo biển dị dưỡng Thraustochytrid ở hai tỉnh Trà
Vinh và Bến Tre).
Tuyển chọn được môi trường nuôi cấy giúp tăng sinh khối vi tảo biển dị dưỡng.










Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 3 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
CHƢƠNG 2
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về vi tảo
Vi tảo (Microalgae) là tất cả các tảo có kích thước hiển vi, chúng có nhiều đặc
điểm giống với sinh vật chân hạch hơn là sơ hạch. Phần lớn các loài tảo trong tế bào có
chất diệp lục nên chủ yếu là quang tự dưỡng, một số ít sống dị dưỡng, một số ít cộng
sinh với Nấm thành Địa y. Vi tảo sống chủ yếu trong nước, là thành phần chủ yếu tạo
nên năng suất sơ cấp của thuỷ vực và giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự phát
triển của hệ sinh thái nước, một số ít sống trên đất ẩm hoặc trên vỏ cây (Dương Đức
Tiến, 2006). Tảo có cơ thể dạng tản chưa phân hóa thành thân, rễ, lá gọi là tản thực vật
(Thallophyta) và cũng chưa có các loại mô điển hình trong cấu trúc của tản (Barbosa,
2003). Vi tảo là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn nên chúng là nguồn thức ăn
không thể thiếu của nhiều đối tượng sinh vật. Đồng thời, Vi tảo còn là nguồn thực
phẩm chức năng quan trọng cho con người và động vật nuôi, là nguồn phân bón, có
vai trò quan trọng bảo vệ môi trường và cố định CO

2
. Hàng năm trên thế giới sản xuất
6000 tấn vi tảo khô và đã cho doanh thu 1,25 tỷ USD (Pulz O và Gross W, 2004).
Hiện nay, trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm đến
khoảng 2/3 (Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006), nhưng cho đến nay chỉ
khoảng hơn 40 loài tảo đơn bào được phân lập và nuôi cấy thuần chủng (Brown MR,
2002) có kích thước từ vài µm đến hơn 100 µm (Gachon CM et al., 2007).
2.1.1. Đặc điểm hình thái
Tảo nói chung và vi tảo nói riêng có hình thái cơ thể rất đa dạng. Có thể chia
thành 8 kiểu hình thái như sau (Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006):
- Kiểu Monad: Tảo đơn bào, sống đơn độc hay thành tập đoàn, chuyển động nhờ
lông roi.
- Kiểu Pamella: Tảo đơn bào, không có lông roi, sống chung trong bọc chất keo
thành tập đoàn dạng khối có hình dạng nhất định hoặc không. Các tế bào trong tập
đoàn không có liên hệ phụ thuộc nhau.
- Kiểu Hạt: Tảo đơn bào, không có lông roi, sống đơn độc.
- Kiểu Tập đoàn: Các tế bào sống thành tập đoàn và giữa các tế bào có liên hệ với
nhau nhờ tiếp xúc trực tiếp hay thông qua các sợi sinh chất.
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 4 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
- Kiểu Sợi: Cấu tạo thành tản (thallus) đa bào do tế bào chỉ phân đôi theo cùng
một mặt phẳng ngang, sợi có phân nhánh hoặc không.
- Kiểu Bản: Tản đa bào hình lá do tế bào sinh trưởng ở đỉnh hay ở gốc phân đôi
theo các mặt phẳng cả ngang lẫn dọc. Bản cấu tạo bởi một hay nhiều lớp tế bào.
- Kiểu Ống: Tản là một ống chứa nhiều nhân, có dạng sợi phân nhánh hay dạng
cây có thân, lá và rễ giả (rhizoid). Các tế bào thông với nhau vì tuy phân chia nhưng
không hình thành vách ngăn.
- Kiểu Cây: Tản dạng sợi hay dạng bản phân nhánh, hoặc có dạng thân - lá - rễ
giả. Thường mang cơ quan sinh sản có mức độ phân hóa cao.
2.1.2. Cấu tạo tế bào

Tế bào của vi tảo có nhiều đặc điểm chung của các sinh vật có nhân thật
(Eukarya) (Becker, 1994). Theo Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà (2006), thành
tế bào của vi tảo cấu tạo bởi polysaccharide. Thành tế bào gồm các sợi cellulose liên
kết thành bộ xương (skeleton) nhằm bảo vệ và duy trì hình dạng ổn định cho tế bào.
Một số vi tảo có mannan hay xylan thay thế cho cellulose. Ngoài ra còn có phần vô
định hình tạo nên chất nền của thành tế bào. Bên ngoài thành tế bào ở một số vi tảo có
màng keo chứa các polysaccharide có giá trị thực tiễn như alginate, fucoidine, agar,
carragenan, porphyrane, furcelleran, funoran Nhiều vi tảo đơn bào có thành tế bào
chỉ là chất nguyên sinh đậm đặc hay chu chất (periplast). Tế bào của nhiều vi tảo vận
động được là nhờ lông roi (flagella). Roi cấu tạo bởi 9 cặp vi ống bao quanh 2 vi ống ở
giữa và được bao bọc bởi màng sinh chất. Hai vi ống giữa xuất phát từ đĩa gốc (dense
plates) và thể gốc (basal body).
Màng sinh chất cũng giống như ở các sinh vật khác. Trong tế bào chất có nhiều
bào quan khác nhau. Sắc lạp (chromoplast) của vi tảo có cấu tạo như ở thực vật, gồm
hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền (stroma) cùng với hệ thống các túi dẹt gọi
là thylakoid. Các thylakoid xếp chồng lên nhau tạo thành loại cấu trúc giống như grana
ở thực vật. Trên màng của thylakoid có nhiều chất diệp lục (chlorophyll) và các
enzyme tham gia vào quá trình quang hợp. Ngoài chất diệp lục (a,b,c,d) còn có các sắc
tố carotenoid, phổ biến nhất là β-carotene. Nhiều vi tảo chứa sắc tố xanthophyll,
phycobiliprotein Trong chất nền của sắc lạp còn có DNA dạng vòng và ribosome.
Đôi khi sắc lạp có một vùng đậm đặc protein liên kết với các sản phẩm dự trữ tạo
thành một cấu trúc gọi là nhân tinh bột hay nhân protein (pyranoid). Sắc lạp còn có
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 5 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
chứa các giọt lipid nhỏ nằm giữa các thylakoid. Một số vi tảo còn có thêm một hai lớp
mạng lưới nội chất lục lạp (CER- chloroplast endoplasmic reticulum). Ngoài ra, còn có
vô sắc lạp gồm leucoplast và amyloplast. Chúng làm nhiệm vụ tích lũy chất dự trữ. Ty
thể của vi tảo cũng tương tự như ty thể của các sinh vật khác. Đó là bào quan có hai
lớp màng bao bọc, màng ngoài trơn nhẵn còn màng trong ăn sâu vào phía trong chất
nền và tạo thành những mào (crista) trên đó mang nhiều loại enzyme hô hấp. Chất nền

của ty thể có chứa DNA và ribosome. Tế bào của vi tảo cũng có thể Golgi (Golgi
body) như ở tế bào nhiều sinh vật khác. Đó là các túi dẹp xếp hầu như song song với
nhau và có hình vòng cung, phía lồi gọi là mặt trans còn phía lõm gọi là mặt cis. Thể
Golgi ở vi tảo làm nhiệm vụ tổng hợp và tiết ra polysaccharide. Tế bào chất
(cytoplasm) của vi tảo có chứa ribosome 80S và các giọt lipid. Một số vi tảo di động
có các nhóm hạt lipid màu vàng cam cấu tạo nên các điểm mắt (stigma). Vi tảo còn có
không bào co bóp (contractile vacuoles) giúp cho việc duy trì nước trong tế bào và loại
bỏ chất thải ra khỏi tế bào.
Nhân tế bào ở vi tảo không khác biệt rõ rệt so với các tế bào nhân thực khác
nhưng hầu hết là nhân đơn bội. Nhân có màng kép bao bọc, trong nhân có DNA (Oh-
Hama và Miyachi, 1992).
2.1.3 Hình thức sinh sản
Theo Tredici (2004), tảo cũng như vi tảo rất đa dạng trong sinh sản. Các hình
thức sinh sản của vi tảo gồm sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu
tính.
- Sinh sản sinh dưỡng: Được thực hiện bằng những phần riêng rẽ của cơ thể,
không chuyên hóa về bộ phận sinh sản.
Ở các vi tảo đơn bào, sinh sản sinh dưỡng thực hiện bằng cách phân đôi tế bào.
Ở các vi tảo tập đoàn có một số tế bào phân chia nhanh hình thành những tập
đoàn nhỏ bên trong tập đoàn mẹ.
- Sinh sản vô tính: Được thực hiện bằng các bào tử chuyên hóa, có roi (bào tử
động) hay không roi (bào tử bất động), hình thành trong túi bào tử, về sau bào tử nảy
mầm thành tản mới.
- Sinh sản hữu tính: Được thực hiện bằng sự kết hợp của những tế bào chuyên
hóa gọi là giao tử, hình thành trong các túi giao tử đơn bào.
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 6 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
2.1.4 Phân loại
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hệ thống phân loại vi tảo. Các hệ thống phân
loại này đều dựa vào màu sắc, cấu trúc tản. Vi tảo chủ yếu thuộc về các chi trong các

ngành sau đây:
Ngành tảo lông roi (Heterokonta): Theo Gordon và Giovannoni (1996) ngành
này còn là ranh giới giữa nấm và tảo. Một khác biệt rõ rệt nhất của ngành này với các
ngành trong hướng tiến hoá sắc tố vàng và có roi lệch là động bào tử có điểm mắt gồm
các hạt nhỏ không đều nhau gắn ở đỉnh trước của động bào tử, sát với roi, nhưng
không có màng tách biệt như điểm mắt ở tảo mắt. Động bào tử giống amíp, luôn có
một roi hướng về phía trước và có hai hàng lỏng. Khác biệt về siêu cấu trúc của ngành
này là thể golgi không có ở tế bào chuyển động. Khác biệt nữa là sắc tố violaxanthin là
một trong các sắc tố chính của ngành lại không có ở các ngành khác và chỉ có diệp lục
a với b carotin mà không có diệp lục b. Tế bào dinh dưỡng khi già có thể có nhiều
nhân và vài thể màu. Động bào tử trần và hơi có dạng amíp. Một số chi thuộc nhóm
này thường gặp: Thraustochytrium, Schizochytrium, Aplanochytrium, Japonochytrium
và Ulkenia (Hoàng Thị Lan Anh et al., 2010).
Ngành tảo đỏ (Rhodophyta): phần lớn tảo đỏ sống ở biển, phân bố ở mực nước
sâu hơn 200m (Carvalho et al., 2006), tản đa bào hình sợi phân nhánh hay hình bản dẹp
có kích thước <0,5m và gồm một số đại diện Porphyridium, Rhodella (Nguyễn Lân
Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Ngành tảo lục (Chlorophyta): là ngành lớn và đa dạng nhất, dễ phân biệt với
ngành khác vì có màu lục giống thực vật (Lothar et al., 2004), có cấu tạo đơn bào, tập
đoàn hay đa bào hình sợi đơn, phân nhánh hay hình bản mỏng (Lothar et al., 2012)
gồm một số đại diện Chlamydomonas, Chlorella, Chlorococcus, Closterium, Volvox…
(Tatyana et al., 2006).
Ngành Tảo mắt (Euglenophyta): sống riêng rẽ, tế bào kiểu monad có một hay hai
lông roi. Thành tế bào chỉ là chất nguyên sinh đậm đặc lại do đó hình dạng có thể thay
đổi. Có không bào co bóp làm nhiệm vụ thải nước và các chất bài tiết. Nhân nằm ở
phần sau của tế bào. Lục lạp hình khay hay hình phiến nằm rải rác hay tập trung. Sắc
tố là chlorophyll a, b và carotenoid. Hình thức sinh sản thường là phân đôi. Tảo phân
bố chủ yếu ở các thủy vực nước ngọt, môi trường có dinh dưỡng cao. Một số ít sống ở
môi trường nước lợ có nồng độ muối dưới 0,5%. Phần lớn có đời sống dị dưỡng. Một
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 7 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
số chi thường gặp Euglena gracilis, Euglena polymorpha, Menoidium
tortuosum,…(Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006).
2.1.5. Giá trị dinh dƣỡng của vi tảo
Ưu điểm của vi tảo là có kích thước phù hợp, dễ tiêu hóa, ít gây ô nhiễm môi
trường, không có độc tố, có thể chuyển hóa trong chuỗi thức ăn, có tỷ lệ phát triển
nhanh, có khả năng nuôi sinh khối lớn, cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết cho
động vật nuôi. Theo Brown et al. (1997) thì hàm lượng protein của vi tảo dao động từ
6 - 52%, carbohydrate 5 - 23% và lipid 7 - 23%. Tất cả các loài vi tảo có thành phần
axit amin tương tự nhau, giàu các axit amin không thay thế và không bị thay đổi nhiều
trong các pha phát triển và điều kiện nuôi trồng. Polysaccharides của vi tảo có biến
động về thành phần đường, trong đó hàm lượng về glucose cao đạt từ 21 - 87%. Các
acid béo không bảo hòa đa nối đôi (PUTA) chiếm hàm lượng khá cao trong sinh khối
vi tảo (Apt EK và Behrens WP, 1999). Vi tảo còn góp phần bảo vệ môi trường nuôi
thủy sản bằng cách tiêu thụ bớt lượng muối khoáng dư thừa (Nguyễn Như Thanh et al.,
2004). Hơn nữa, vi tảo có thể sống trong môi trường nước thải, tiêu thụ các hợp chất
hữu cơ làm sạch nước thải (Scragg et al., 2002).
Vi tảo có giá trị dinh dưỡng cao vì chứa nhiều protein và acid amine. Tổng các
acid amine không thay thế có thể chiếm tới 42%, đặc biệt là lysine cao hơn nhiều so
với lúa mạch. Giá trị về vitamin trong tảo lam cũng rất lớn, hàm lượng vitamin A, B,
K và nhiều yếu tố sinh trưởng khác, cao hơn nhiều so với các loại thức ăn khác
(Fradique et al., 2010). Nhiều tảo đơn bào được nuôi trồng công nghiệp để tạo ra thuốc
bổ trợ giàu protein, vitamin và vi khoáng dùng cho người. Ngoài ra một số tảo lam còn
chứa hoạt chất có giá trị y học (Mišurcová et al., 2012).
Nhiều tảo biển còn được khai thác để sản xuất thạch (agar), alginate, sản phẩm
giàu iod (Lembi và Waaland, 1988). Một số vi tảo được dùng để sản xuất carotenoid,
astaxanthin, các acid béo không bão hòa (Christaki et al., 2012). Dựa vào các yếu tố
kinh tế khác như rẻ tiền, năng suất cao cũng làm cho việc sản xuất carotenoid từ nguồn
tự nhiên ngày càng được ưu tiên (Galano, 2007). Nguồn vi tảo sản xuất carotenoid
phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Sắc tố carotenoid trong vi tảo đã được chứng minh

tầm quan trọng của nó trong nhiều ứng dụng đời sống, đặc biệt là lĩnh vực y tế, thực
phẩm dinh dưỡng và nuôi trồng thủy sản (Guedes et al., 2011). Vi tảo hiện nay được
sử dụng chính như thức ăn tươi sống trong nuôi trồng ấu trùng, cá hồi và cả động vật
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 8 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
nổi (zooplankton), thức ăn của các động vật nguyên sinh. Các loài vi tảo như
Dunaliella salina, Haematococcus pluvialis và Spirulina thường được dùng để cung
cấp chất bổ sung dinh dưỡng trong thức ăn cho nuôi trồng thủy sản.
Phần lớn vi tảo đều có hàm lượng cao về axit ascorbic (vitamin C) và riboflavin
(vitamin B2). Vi tảo có hàm lượng vitamin cao được sử dụng trong thực phẩm chức
năng như Nannochloris atomus, Nannochloropsis oculata, Nannochloropsis sp.,
Pavlova lutheri, Pavlova pinguis, Stichococcus sp., Chaetoceros muelleri,
Thalassiosira pseudonana, Isochrysis sp. (T. ISO) và Tetraselmis sp. đã được Brown
et al. (1999) công bố. Vi tảo còn có hầu hết các loại vitamin quan trọng, đáp ứng nhu
cầu dinh dưỡng của động vật nuôi như vitamin B
1
, B
2
, B
6
, B
12
, H, C, E, K và
carotenoid (tiền vitamin A)…Thành phần các vitamin giữa các loài vi tảo khác nhau là
khác nhau.
Thành phần dinh dưỡng trong vi tảo có thể khác nhau phụ thuộc vào từng loài,
các pha phát triển và điều kiện nuôi trồng khác nhau như ánh sáng, nhiệt độ, pH, độ
mặn, môi trường nuôi (Khalil ZI et al., 2010). Vi tảo ngày nay đang là thức ăn không
thể thiếu và mang tính chất quyết định trong nuôi trồng thủy sản (thức ăn cho ấu trùng)
và là dược chất quan trọng đối với sức khỏe con người.

Ngoài ra, vi tảo còn có tác dụng kích thích enzyme tiêu hóa và nâng cao tốc độ
tăng trưởng của vật nuôi (Brown MR, 2002). Theo nghiên cứu của Spolaore et al.
(2006) cho thấy vi tảo còn hạn chế sự phát triển của vi khuẩn, đặc biệt là các loài thuộc
nhóm Virio-thường là tác nhân gây bệnh cơ hội.
Thraustochytrid nhìn chung được khai thác để làm nguồn nhiên liệu thay thế acid
béo và nguồn sắc tố carotenoid cho mục đích thương mại và công nghiệp trong bối
cảnh các nguồn này có nguy cơ cạn kiệt. So sánh sắc tố carotenoid trong một số thực
vật thì Thraustochytrid cung cấp sắc tố này nhiều, ổn định và tinh khiết hơn.
2.1.6. Sơ lƣợc về vi tảo nhóm Thraustochytrid và tình hình nghiên cứu
Thraustochytrid – nhóm vi tảo dị dưỡng gồm những vi sinh vật không quang
hợp, dị dưỡng được xếp vào ngành nấm và Chromista (Cavalier-Smith, 1993;
Cavalier-Smith et al., 1994). Họ này có một số chi như: Thraustochytrium,
Schizochytrium, Ulkenia Hiện tại nó được xếp vào ngành Stramenopila, cùng với
oomycetes và labyrinthulids (Eduardo M. Leaño, 2004) hoặc theo Leander và Porter
(2001) chúng là một trong ba nhóm của ngành Labyrinthulomycetes, hai nhóm còn lại
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 9 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
là Labyrinthulids và Aplanochytrids. Sau đó Thraustochytrid được xếp vào giới
Heterokon, ngành Chromophyta (Stramenopiles) (Cavalier-Smith, 1993; Honda et al.,
1999). Trãi qua nhiều lần được phân loài và xác định thì thraustochytrid được phân
theo (Metz et al., 2010), cụ thể là thuộc bộ Eukaryota, ngành Chromophyta, giới
Heterokonta, họ Thraustochytriaceae, lớp Thraustochytriales.

Hình 2.1. Tế bào vi tảo Thraustochytrid E100
(
ngày 10/6/2014)
Đặc điểm đặc trưng của sinh vật này là màng tế bào không phải cellulose mà
được cấu thành từ L-glactose, với protein (Dar-ley et al., 1973). Nó sở hữu hệ thống
ectoplasmis để gắn vào vị trí nhằm phân hủy chất hữu cơ bằng việc tiết enzyme
(Eduardo M. Leaño, 2004). Vi tảo có hình thức sinh sản bằng cách phân chia liên tiếp

tạo thành 4 hay 8 hay một khối các tế bào; mỗi tế bào phát triển thành túi động bào tử
và giải phóng động bào tử; động bào tử biệt hóa thành tế bào non (Honda D et al.,
1998). Theo nhiều nghiên cứu cho kết quả là vi tảo có khả năng phát triển nhanh và
hàm lượng carotenoid cao. Theo Tsunehiro Aki et al. (2003) thì dòng vi tảo
Thraustochytrid KH105 phân lập từ lá thông rụng có khả năng sản xuất carotenoid với
đặc điểm dịch của KH105 màu cam hay vàng. Điều đó cho thấy carotenoid tích trữ ở
dạng nội sắc tố, sắc tố này được trích bằng chloroform hoặc acetone hay ethanol với
đĩa có màng silic mỏng và β-carotene được xác định thông qua độ hấp thụ ở bước sóng
464 và 492 nm. Theo Raghukuma và Schaumann (2003) kích thước của các loài
Thraustochytrid khoảng từ 5 - 20µm. Hiện tại đã nhiều nghiên cứu phân lập sinh vật
phù du này, ở nước ta nhiều nghiên cứu gần đây tập trung nghiên cứu hai chi phổ biến
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 10 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
là Thraustochytrium và chi Schizochytrium. Đối tượng phục vụ cho nghiên cứu thường
là lá đước, bần và mắm. Trên môi trường lá rụng thì Thraustochytrid có vai trò quan
trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ từ loại lá này. Đặc điểm nhận biết khuẩn lạc của
chi Schizochytrium và Thraustochytrium là khuẩn lạc có màu trắng sữa hoặc hồng hay
vàng được phân lập trên môi trường GYP thạch agar (Raghukuma và Schaumann,
2003).
Một sự đa dạng về môi trường sống tự nhiên của các loài thuộc nhóm này là
chúng có thể sinh sống ở tầng mặt (Booth và Miller, 1968; Haythorn et al., 1980;
Miller và Jones, 1983), ở các cửa sông (Ulken, 1981), trong nước biển (Goldstein và
Belsky, 1964; Bahnweg, 1972; Sparrow, 1974; Gaertner, 1981) và trong các vùng đất
mặn (Booth, 1971). Trong các tiềm năng của Thraustochytrid thì việc mà các loài của
chi vi tảo này có khả năng sản xuất carotenoid như β - carotene, xanthophylls,
astaxanthin và canthaxanthin (Aki et al., 2003; Carmona et al., 2003) được ứng dụng
trong y học con người và trong nuôi trồng thủy sản là vấn đề được quan tâm trong
nghiên cứu.
Những nghiên cứu về vi tảo ngày càng được phát triển với các phương tiện
nghiên cứu ngày một nâng cao, không dừng ở mức độ nghiên cứu hình thái, cấu trúc

trước kia mà đi sâu vào mức độ vi mô, phân tử (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng
Phước Hiền, 1999).
2.1.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Đối tượng vi tảo nói chung và nhóm Thraustochytrid nói riêng đang ngày chứng
tỏ tầm quan trọng của mình trong đời sống. Do đó việc nghiên cứu vi tảo ở nước ta
hiện nay đang là xu hướng mới. Việc nghiên cứu này được thực hiện rộng khắp từ các
viện trường, các sở và đặc biệt ở Viện Công nghệ Sinh học Việt Nam, việc nghiên cứu
vi tảo được tiến hành thường xuyên. Dưới đây là một số nghiên cứu:
- Một nghiên cứu trước đây của Hoàng Thị Lan Anh et al. (2010) đã phân lập được
chủng vi tảo biển dị dưỡng mới TN22 thuộc chi Thraustochytrium giàu DHA và
carotenoid từ mẫu lá đước ở đầm ngập mặn Thị Nại - Bình Định. Sau 4 ngày nuôi cấy
trong bình tam giác 1 lít, hàm lượng carotenoid đạt 5216 µg/kg sinh khối khô. Với
kích thước nhỏ (khoảng 4 - 6 µm), hàm lượng carotenoid cao, T. striatum TN22 được
xem là đối tượng tiềm năng cho việc sử dụng làm thức ăn tươi sống cho các đối tượng
thủy sản.
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 11 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
- Nghiên cứu vi tảo và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, thuốc chữa
bệnh, khai thác các chất có hoạt tính sinh học (Đặng Diễm Hồng et al., 2007).
- Nghiên cứu về cơ chế chống chịu và bảo vệ của vi tảo dưới các điều kiện bất lợi của
môi trường (Dương Trọng Hiền, 1999).
- Nghiên cứu vi tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học (Nguyễn Minh Tuấn et al.,
2012; Trương Vĩnh et al., 2008; Trương Vĩnh, 2010; Ho et al., 2012).
2.1.6.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới, vi tảo được nghiên cứu và khai thác từ rất sớm khoảng những năm
60 của thế kỷ 20 (Iwamoto, 2004). Hiện nay Hoa Kỳ và Ấn Độ là những quốc gia luôn
đi đầu về nghiên cứu và sản xuất vi tảo (Pulz et al, 2004). Riêng vi tảo nhóm
Thraustochytrid đã và đang nhận được sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học trong
lĩnh vực nghiên cứu. Dưới đây là một số nghiên cứu:
- Tác giả Unagul et al. (2007) đã sử dụng nước dừa bổ sung vào môi trường nuôi

(khoảng 33% (v/v)) làm cho sinh khối vi tảo tăng từ 2 - 3 lần, hàm lượng DHA tăng
đạt 28g/l.
- Nghiên cứu về sự thay đổi cấu trúc và chức năng bộ máy quang hợp của vi tảo dưới
các điều kiện môi trường bất lợi như nhiệt độ tới hạn, nồng độ muối cao, khô hạn
(Reger và Krauss, 1970; Jack và Jo-Ruth, 1971; MCBrien và Hassal, 1976; James và
Ruby, 2009; Antonietta et al., 2012).
- Thraustochytrid – Nguồn carotenoid đầy tiềm năng (Tsunehiro Aki et al., 2003).
- Nghiên cứu về cơ chế chống chịu và bảo vệ của tảo dưới các điều kiện bất lợi của
môi trường (Silverberg et al., 1976; MCBrien và Hassal, 1976).
- Giám sát in vivo trạng thái sinh lý của tảo dưới các điều kiện môi trường bất lợi
(Blinks, 1951; Lewin, 1968).
- Khảo sát thực vật phù du, sự xuất hiện và tồn tại của tảo độc, tảo lam và thiết lập mối
quan hệ giữa sự nở hoa của nước cùng với các yếu tố môi trường khác nhau (pH, nhiệt
độ, ánh sáng, thành phần dinh dưỡng, nước thải công nghiệp và nước thải dân dụng,
thành phần dinh dưỡng của môi trường biển) (Lathrop et al., 1998; Landsberg, 2002;
Sellner et al., 2003).
- Nghiên cứu sử dụng vi tảo trong xử lý nước, nước thải nuôi thủy sản tập trung và làm
sạch nước thải sau quá trình đã nuôi thủy sản (Karin, 2006; Meng et al., 2009).
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 12 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
- Nghiên cứu vi tảo và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng, thuốc chữa
bệnh, khai thác các chất có hoạt tính sinh học (Aki et al., 2003; Carmona et al., 2003;
Burja et al., 2006; Graziani et al., 2012).
- Nghiên cứu vi tảo trong sản xuất nhiên liệu sinh học (Chisti, 2007), nguyên liệu cho
công nghiệp như chất dẽo sinh học bioplastic, và sử dụng sinh khối vi tảo sau khi tách
chiết các chất có hoạt tính sinh học để sản xuất agar, alginate, giấy,…(Lembi và
Waaland, 1988).
2.2. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến nuôi sinh khối vi tảo
2.2.1. Nhiệt độ và độ mặn
Nhiệt độ và độ mặn là những chỉ tiêu sinh lý cần thiết để lựa chọn nhóm vi tảo

Thraustochytrid từ nhiều khu vực địa lý khác nhau. Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp lên
quá trình quang hợp và khả năng tổng hợp chất của tế bào. Theo K. W. Fan et al.
(2002) thì vi tảo Thraustochytrid có thể phát triển ở các nồng độ muối khác nhau 5 -
35%
0
và sinh trưởng mạnh nhất ở nước biển (15 - 35%
0
). Điều đó chỉ ra rằng nồng độ
muối ở vùng phân lập không ảnh hưởng đến khả năng chịu muối của vi tảo. Theo báo
cáo của Bahnweg (1979) thì cả Schizochytrium và Thraustochytrium có thể phát triển
ở nồng độ muối thấp hơn 1%
o
, nhưng không có sự tồn tại nào của hai loài này trong
nước cất tinh khiết. Theo Goldsteinet Belsky (1963) thì những chi vi tảo này càng phát
triển tốt khi nồng độ muối môi trường càng cao, trong khi đó nhiệt độ thì ngược lại,
nghĩa là nhiệt độ càng cao ức chế sự phát triển của Thraustochytrid. Tuy nhiên, chúng
có thể sinh trưởng ở điều kiện môi trường với nồng độ muối bằng 0 (Yokochi et al.,
1998).
Nước biển là nhân tố quan trọng trong sinh trưởng và phát triển của vi tảo chứa
các nguyên tố Na, Ca, K, Mg trong thành phần , chúng cần thiết cho sự phát triển của
các loài nấm biển, tảo biển (Jennings, 1983). Sự thiếu kim loại kali (K) là nguyên nhân
làm cho Thraustochytrid không phát triển (Bahnweg, 1979) và theo Siegenthaler et al.
(1967) thì ion kim loại natri (Na) cần thiết cho tăng sinh khối mạnh ở Thraustochytrid.
Cũng theo một nghiên cứu của Garrill et al. (1992) thì Na có thể thay thế K trong vai
trò giúp cho Thraustochytrid sinh trưởng tăng sinh khối và tổng hợp carotenoid. Cũng
theo Barsanti và Gualtieri (2006), hầu hết các loài tảo có thể sinh trưởng tốt ở điều
kiện nuôi cấy có nồng độ muối thấp hơn so với nơi thu mẫu và thường nồng độ tối ưu
là 20 – 24g/L.
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 13 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

2.2.2. pH
Theo một số nghiên cứu thì các loài vi tảo thuộc Thraustochytrid sinh trưởng và
phát triển trên một vùng rộng pH. Điều thú vị khi thấy rằng mặc dù chúng tăng trưởng
mạnh hơn ở các môi trường với pH ban đầu thấp, nhưng pH đo được ở hầu hết môi
trường nước lọc luôn kiềm, chỉ ngoại trừ Ulkenia sp (Kasetsart J, 2007).
Mỗi loài sinh vật sinh trưởng tốt ở vùng pH nhất định và riêng biệt. pH môi
trường nuôi cấy thường ảnh hưởng đến khả năng phân ly muối, phức chất và tính hòa
tan các muối của kim loại (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999) nên pH
sẻ ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng vi tảo nói riêng và vi sinh vật nói chung. Theo
Barsanti và Gualtieri (2006), ngưỡng pH của hầu hết các loài vi tảo được nuôi cấy từ 7
- 9 nhưng tối ưu là pH 8,2 - 8,7, mặc dù chúng được thu về từ những vùng có pH rất
khác nhau.
2.2.3. Dinh dƣỡng môi trƣờng
Mỗi loài tảo cần một môi trường sống và sinh trưởng thích hợp, hiện nay có rất
nhiều loại môi trường nuôi cấy tảo được sử dụng. Đa số các môi trường có thành phần
gồm các nguyên tố đa lượng (nitrat, phosphate,…), nguyên tố vi lượng (Fe, Mn, Cu, Si
Bo,…). Tùy vào mục đích nghiên cứu mà chọn môi trường với thành phần dinh dưỡng
thích hợp. Một nghiên cứu của Leaño et al. (2003); Arafiles et al. (2011) thì tác giả đã
dùng môi trường GYPS có cải tiến bổ sung kháng sinh steptomicine và ampiciline,
thành phần cụ thể (g/l) là 3,0 g glucose, 1,25 g yeast extract, 1,25 g peptone, 1,0 L
50% nước biển tự nhiên (NSW) ở pH 6,0, 15,0 g agar (Biogel) (môi trường lỏng thì
không cần agar). Theo Huang et al. (2001) môi trường cơ bản để phân lập
Thraustochytrid là GPY (g/l) gồm glucose 3,0g, polypepton 2,0g, cao nấm men (yeast
extract) 1,0g, agar 15,0g và 50% nước biển tự nhiên.
Thông thường ở các môi trường khác nhau thì tốc độ tăng trưởng và khả năng
sản xuất carotene cũng khác nhau. Một báo cáo của Anbu et al. (2007), các dòng vi tảo
Thraustochytrid sau khi chọn lọc được nuôi cấy trên các môi trường khác nhau về các
thông số như nhiệt độ, pH, phần trăm nước biển, nồng độ glucose.v.v. Kết quả của
việc khảo sát cho thấy vi tảo biển Thraustochytrium sp. cho sinh khối lớn nhất sau 3
ngày ở môi trường được ủ 30

o
C, nồng độ nước biển là 60%, glucose 3% và pH = 6 còn
Schizochytrium sp. cho sinh khối lớn nhất ở 20
o
C, nồng độ nước biển là 50%, nồng độ
glucose 5%, pH môi trường 6.
Luận văn Tốt nghiệp Đại học Khóa 36-2014 Trường ĐHCT
Chuyên ngành Công nghệ Sinh học tiên tiến 14 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
Ngoài các yếu tố về môi trường và ngoại cảnh trên thì nguồn đường như glucose,
fructose, sucrose, đường mía,… và nguồn nitrogen như peptone, đậu nành, sữa
(skimmed milk), ammonium sulfate, kali nitrát, natri nitrat hay monosodium glutamate
(MSG) cũng ảnh hưởng rất nhiều đến sinh trưởng và phát triển của vi tảo.
2.3. Một số phƣơng pháp xác định quá trình sinh trƣởng của vi tảo
2.3.1. Đo mật độ thông qua giá trị OD
Mật độ tế bào cũng như sinh khối vi tảo có thể xác định bằng cách đo độ hấp thụ
dịch tảo ở bước sóng 600
nm
bằng quang phổ kế. Đây là phương pháp đơn giản, nhanh,
cho biết khả năng tăng sinh khối chứ không trực tiếp xác định được số lượng tế bào
(Trương Vĩnh, 2010).
2.3.2. Đếm mật số tế bào
Thông qua buồng đếm hồng cầu (Neubauer) hoàn toàn có thể xác định được mật
số tế bào nhờ vào kính hiển vi. Buồng đếm là một phiến kính đặc biệt, trên bề mặt chia
thành các ô vuông nhỏ, cạnh ô vuông nhỏ là 1/20mm, khoảng cách giữa phiến kính và
lá kính là 0,1mm. Ta có thể tích mỗi ô nhỏ là : 1/10*1/20*1/20mm
3
=1/4000mm
3
2.4. Sắc tố carotenoid
2.4.1. Khái niệm và phân bố

Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh
vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Ở thực vật,
sắc tố carotenoid tham gia vào quá trình quang hợp và bảo vệ chúng khỏi sự phá hủy
của ánh sáng. Còn ở con người thì nguồn carotenoid chủ yếu từ trái cây và hoa quả có
màu vàng, cam hay đỏ trong các bữa ăn (A.V. Rao và L.G. Rao, 2007). Carotenoid
thường tích lũy trong các mô phơi nhiễm ánh sáng như mô dưới da, qua đó làm tăng
khả năng kháng nhiễm (Stahl và Sies, 2007). Với các loài vi tảo biển được nghiên cứu
từ lá đước, bần và mắm thì carotenoid chính trong Thraustochytrid là astaxanthin
(3,3’-dihydroxy-β,β-carotene-4,4’dione) (Vazquez et al., 1997). Có thể cải thiện sắc tố
carotenoid thông qua phân tách hay kết hợp giữa gây đột biến và cải thiện môi trường
lên men (Fontana et al., 1996).
2.4.2. Phân loại và cấu tạo
Hiện nay, theo thống kê của WHO (2001) thì có khoảng hơn 500 loại carotenoid
được biết đến và chúng được chia thành 2 loại xanthophylls (có chứa oxy)