KHẢO sát các điều KIỆN SINH TRƯỞNG của tảo SCENEDESMUS ACUMINATUS

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN SINH TRƯỞNG CỦA
TẢO SCENEDESMUS ACUMINATUS

Sinh viên thực hiện

: Đặng Thị Minh Chi

Ngành

: Công nghệ sinh học

Giảng viên hướng dẫn

: PGS. TS. Nguyễn Đức Bách

HÀ NỘI, 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận này được thực hiện bằng sự tìm tòi, nghiên cứu
khoa học của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Đức Bách –
khoa Công nghệ sinh học – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Tất cả các số liệu, hình ảnh, kết quả được trình bày trong khóa luận là hoàn
toàn trung thực, không sao chép bất kì tài liệu, công trình nghiên cứu của người
khác mà không ghi rõ nguồn tham khảo. Những nội dung của khóa luận có tham
khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí

và trang web được liệt kê trong danh mục tài liệu tham khảo của khóa luận.
Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước Hội đồng và Học
viện.
Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Sinh viên
Đặng Thị Minh Chi

i


LỜI CẢM ƠN
Thời gian qua, trong suốt quá trình học tập, đặc biệt là làm khóa luận ngoài
sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự quan tâm, hướng dẫn tận
tình của các thầy cô giáo, anh chị đi trước cùng bạn bè, và sự động viên của gia
đình để em có thể hoàn thành khóa luận này.
Lời đầu tiên, cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành nhất của mình
đến thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Đức Bách, người đã trực tiếp không quản mệt
mỏi, bận rộn, luôn dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình, chỉ bảo giúp đỡ và
trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi đến quý Thầy Cô cùng toàn thể cán bộ,
nhân viên Bộ môn Sinh học phân tử và Công nghệ sinh học ứng dụng – Khoa
Công nghệ sinh học – Học viện nông nghiệp Việt Nam đã cùng với tri thức và
tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo giảng viên trường Học
viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình dạy bảo em trong suốt 4 năm học vừa
qua.
Cuối cùng em xin gửi tới gia đình, bố mẹ, bạn bè với lời cảm ơn cùng những
tình cảm chân thành nhất vì những sự động viên, khích lệ giúp đỡ nhiệt tình mà
mọi người đã dành cho em trong suốt thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng

năm 2019

Sinh viên

Đặng Thị Minh Chi

ii


MỤC LỤC

iii


DANH MỤC BẢNG

iv


DANH MỤC HÌNH

v


DANH MỤC BIỂU ĐỒ

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

+

cộng

±

cộng hoặc trừ

=

bằng

CT
OD
tb
ml

công thức
Optical density
tế bào
mililit

S. acuminatus

Scenedesmus acuminatus

BBM

Bold’s Basal Medium

BG-11

Blue Green 11

a/s

ánh sáng

vii


TÓM TẮT
Scenedesmus acuminatus là vi tảo lục đã được nghiên cứu, ứng dụng để sản
xuất nhiều sản phẩm có giá trị gia tăng như sản xuất một lượng lớn carotenoid
đặc biệt là β-carotene, các chất phụ gia thực phẩm cũng như trong lĩnh vực năng
lượng, các ngành công nghiệp mỹ phẩm hay dược phẩm. Ngoài ra, vi tảo
Scenedesmus acuminatus còn là thức ăn cho ấu trùng cá, tôm, thực phẩm chức
năng và chăm sóc da cho con người. Sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng từ vi
tảo đòi hỏi phải thu một lượng lớn sinh khối có thể chiết xuất và sản xuất các
sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người.
Nghiên cứu này đã khảo sát các điều kiện phù hợp cho sinh trưởng và phát
triển của tảo S.acuminatus trong phòng thí nghiệm. Kết quả áp dụng cho nhân
sinh khối 170 lít trong hệ thống bể raceway. Sau 4 thí nghiệm cho thấy
S.acuminatus ở điều kiện phòng thí nghiệm đạt mật độ tối đa là 21,46 ± 0,06
tb/ml vào ngày nuôi thứ 11 khi nuôi ở môi trường BBM có mật độ bố trí ban đầu
là 0,5 triệu tb/ml, ánh sáng đỏ 2500 lux, pH 7,5. Trong hệ thống bể raceway, vi

tảo phát triển ổn định, mật độ cao nhất đạt tb/ml và thời gian cân bằng duy trì
trong 5 ngày.

viii


PHẦN I. MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Trong một số loài tảo được biết hiện nay, vi tảo (microalgae) chiếm tỉ lệ

lớn, đa dạng về thành phần loài và phân bố rộng. Trong đó có khoảng hơn 1400
loài tảo nước ngọt và 530 loài tảo nước mặn (Dương Đức Tiến, Võ Hành, 1997;
Phạm Bình Quyền và cs., 2002). Nhiều nghiên cứu gần đây về một số loài tảo,
trong đó có Scenedesmus acuminatus cho thấy vi tảo có thể ứng dụng để sản
xuất nhiều sản phẩm có giá trị gia tăng như sản xuất một lượng lớn carotenoid:
đặc biệt là lutein và β-carotene, các chất phụ gia thực phẩm cũng như trong lĩnh
vực năng lượng, mỹ phẩm và các ngành dược phẩm. Tảo đặc biệt thích hợp cho
sản xuất carotenoid mà có thể sử dụng trong điều trị suy thoái điểm vàng của
mắt. Ngoài ra Scenedesmus acuminatus còn là thức ăn cho cá, thức ăn chăn
nuôi, thực phẩm chức năng và chăm sóc da cho con người. Cũng chính vì những
lợi ích và tầm quan trọng của vi tảo nên đã thu hút được sự quan tâm nghiên
cứu của nhiều nhà khoa học. Cho đến nay có nhiều công trình nghiên cứu điều
kiện nuôi trồng tối ưu vi tảo Scenedesmus acuminatus đã được thực hiện. Mặt
khác, sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng từ vi tảo đòi hỏi phải có một
lượng lớn sinh khối có thể chiết xuất và sản xuất ra các sản phẩm mong muốn.
Tuy nhiên, việc nuôi sinh khối Scenedesmus acuminatus có thể không ổn
định, gặp rủi ro nhiều do nhiễm bẩn và tàn lụi đột ngột, mật độ thấp. Chính vì
vậy, cần phải có giải pháp về kỹ thuật nhằm ổn định việc nuôi và đảm bảo chất

lượng tốt, kèm theo giảm giá thành. Nghiên cứu nhân sinh khối vi tảo
Scenedesmus acuminatus trong hệ thống bể raceway có thể khắc phục được
nhược điểm của hệ thống nuôi hiện nay và mang lại nhiều ưu điểm như tăng mật
độ tảo, ít tốn công lao động.
Nhằm tìm ra điều kiện nuôi cấy phù hợp nhất cho nhân sinh khối vi tảo
Scenedesmus acuminatus làm tăng tốc độ sinh trưởng, mật độ nuôi cấy và thời
gian đạt mật độ cao nhất và để phục vụ cho các thí nghiệm nghiên cứu liên quan

1


đến nuôi sinh khối vi tảo tôi đã thực hiện đề tài “Khảo sát các điều kiện sinh
trưởng của tảo Scenedemus acuminatus”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm ra điều kiện nuôi sinh khối tối ưu cho vi tảo Scenedesmus acuminatus cả
ở phòng thí nghiệm và ngoài bể raceway.
1.3.Yêu cầu
Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như mật độ tế bào ban đầu, pH môi
trường, nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng của vi tảo ở quy mô phòng thí nghiệm.
Nhân sinh khối vi tảo S.acuminatus trong bể raceway với thể tích 170 lít,
đồng thời đánh giá mật độ tế bào, tốc độ tăng trưởng và thời gian đạt mật độ cao
nhất.

2


PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về Scenedesmus
2.1.1. Lịch sử phát hiện
Scenedesmus là một chi của tảo xanh, trong lớp tảo lục, là một trong những

chi phổ biến nhất tảo nước ngọt. Môi trường sống dưới nước, nơi loài tảo này
được tìm thấy bao gồm các hồ nước, thác nước, ao và hồ. Trong khi hầu hết các
loài được tìm thấy trên khắp thế giới, một số loài chỉ tồn tại trong quần thể địa
phương như Scenedesmus intermedius và Scenedesmus serratus được tìm thấy
New Zealand.
2.1.2. Đặc điểm sinh học của tảo Scenedesmus
Scenedesmus thuộc họ Scenedesmaceae. Scenedesmus có thành tế bào khác
nhau. Có sporopollenine trên vách tế bào của nó và hợp chất này duy trì độ cứng
để bảo vệ thành tế bào (Mahdy et al., 2014). Loài Scenedesmus có thể hiển thị
các thuộc tính hình thái khác nhau. Ví dụ Scenedesmus flavescens phát triển
cùng với các tế bào khác, tế bào bên ngoài của nó là hình elip và trục chính, tế
bào bên trong là dài hình bầu dục và trục chính, kích thước tế bào của nó rộng 810nm và dài 18-30nm. Mặt khác, Scenedesmus multicauda có thể elip hoặc
tuyến tính. Chúng có thể được tìm thấy như là hai khuẩn lạc bào. Kích thước tế
bào là rộng 3-10mm và dài 7-13mm (Shin et al., 2013). Chúng chứa chlorophyll
a và b cũng chất chuyển hóa thứ cấp như carotene β-, γ-carotene, lycopene và
lutein.

1


2.1.3. Thành phần dinh dưỡng
2.1.3.1. Hàm lượng lipid
Bảng 2.1. Hàm lượng và năng suất lipid của các loài vi tảo khác nhau
Các loài vi tảo nước

Hàm lượng lipid

Sinh khối khô

Năng suất lipid

mặn và nước ngọt

(% sinh khối

(g/l/ngày)

(mg/l/ngày)

Chlorella emersonii
Chlorella

khô)
25,0 – 63,0
19,0 – 22,0

0,036 – 0,041
0,23 – 1,47

10,3 – 50,0
44,7

sorokiniana
Chlorella sp.
Chlorococcum sp.
Nannochloris sp.
Nannochloropsis

10,0 – 48,0
19,3

20,0 – 56,0
22,7 – 29,7

0,02 – 2,5
0,28
0,17 – 0,51
0,37 – 0,48

42,1
53,7
60,9 – 76,5
84,0 – 142,0

oculata
Nannochloropsis sp.
Neochloris

12,0 – 53,0
29,0 – 65,0

0,17 – 1,43
-

37,6 – 90,0
90,0 – 134,0

oleoabundans
Scenedesmus sp.
Spirulina maxima
Tetraselmis suecica

Tetraselmis sp.

19,6 – 21,1
4,0 – 9,0
8,5 – 23,0
12,6 – 14,7

0,03 – 0,26
0,21 – 0,25
0,12 – 0,32
0,30

40,8 – 53,9
27,0 – 36,4
43,4

Nguồn: Bùi Ngọc Đoan Chiêu
6/2010

Theo số liệu trên, ta thấy mặc dù hàm lượng lipid tính theo phần trăm sinh
khối khô chỉ trong khoảng 19,6% đến 22,1%, khá thấp so với các loài khác,
nhưng Scenedesmus có lượng sinh khối trong ngày lớn nên đã được tiến hành
nuôi trồng đại trà ở nhiều nơi như ở Peru và Bungari.

2


2.1.3.2. Thành phần Cacbon
Vi tảo có khả năng sử dụng C

như nguồn cacbon chính trong thành phần

dinh dưỡng nhờ vào khả năng quang hợp, con người hướng đến việc cô lập C
từ các nguồn khí thải để tận dụng cho quá trình quang hợp của vi tảo, một mặt
giảm được chi phí trong quá trình nuôi vi tảo, mặt khác là giảm thiểu C

trong

không khí, đáp ứng nhiệm vụ cải thiện môi trường và khắc phục hiện tượng
nóng dần lên của Trái Đất do các loại khí nhà kính. Theo ước tính, để sản xuất
được 100 tấn sinh khối vi tảo thì có khoảng 180 tấn C

được sử dụng trong quá

trình quang hợp dưới điều kiện ánh sáng tự nhiên hoặc nhân tạo. Khi khảo sát
yếu tố nồng độ C

đối với mức độ sinh trưởng trên một số loài tảo, Chan Yoo

và các cộng sự đã làm thí nghiệm trên 3 loài tảo Scenedesmus sp., Chlorella sp.,
Botryococus braunii được nuôi trong điều kiện nhiệt độ 25 ± 1ºC, chiếu sáng
liên tục 150µmol/

s trong 2 tuần với 3 mức nồng độ C

Bảng 2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng C

là 6%, 10%, 12%.

đến sự sinh trưởng vi tảo

Scenedesmus sp.
Nồng đồ C
(%)
6
10
12

Năng suất sinh khối khô
(mg sinh khối khô/L.ngày)
85,25 ± 10,51
217,50 ± 11,24
140,10 ± 13,81
Nguồn: Bùi Ngọc Đoan Chiêu 6/2010

Trong ba loài được khảo sát thì Scenedesmus sp. là loài đạt năng suất sinh
khối cao nhất. Sinh khối tối đa đạt được là 3,13g/L vào ngày thứ 14, năng suất

3


sinh khối đạt 217,50 ± 11,24 mg sinh khối khô /L.ngày. Trong một nghiên cứu
khác của Morais và Costa, đối với hai loài Chlorella sp., và Scenedesmus sp., cô
lập từ nhà máy nhiệt điện than đá, năng suất sinh khối của Chlorella sp., và
Scenedesmus sp. cũng khá cao khi nồng độ C
của hai loài này với 6% C

từ 6 – 12%. Năng suất tối đa

lần lượt là 87 và 85 mg sinh khối khô /L.ngày. Hơn

nữa, hai loài tảo này cũng có thể sống trong môi trường chưa C

với nồng độ

lên đến 18%, và năng suất sinh khối cao nhất của loài Scenedesmus obliquus là
140 mg sinh khối khô/L trong một ngày với nồng độ C
rằng, khi nuôi ở 10% C

là 12%. Qua đó thấy

, năng suất sinh khối của Scenedesmus sp. cao gấp 2-3

lần so với các nghiên cứu ở nồng độ khác.
2.1.3.3. Thành phần các acid béo
Bảng 2.3. Thành phần các acid béo trong tảo Scenedesmus
Loài

C16:0
(%

Scenedesmus

C16:1

w/w (%

C18:0

w/w (%

acid béo) acid béo)
36,3 ± 7,1 4,0 ± 0,8

C18:1

w/w (%

acid béo)
2,7 ± 0,7

C18:2

w/w (%

w/w

acid béo) acid béo)
25,9 ± 4,5 31,1±11,5

Nguồn: Bùi Ngọc Đoan Chiêu 6/2010

Trong số các acid béo, thì acid palmitic, acid oleic, acid linoleic được xem là
thành phần chính với tỷ lệ từ 25,9% tới 36,3% trên tổng hàm lượng lipid của tảo
Scenedemus các acid palmitoleic và acid stearic chỉ là thứ yếu, tỷ lệ chiếm rất
thấp.
2.1.3.4. Vitamin
Ngoài protein, vitamin trong tảo cũng rất phong phú và có hàm lượng cao
hơn so với nhiều loài sinh vật khác. Một nghiên cứu về hàm lượng vitamin C ở
11 loài tảo cho thấy hàm lượng dao động trong khoảng từ 1,1 đến 16 mg/g trọng

4


lượng khô và hàm lượng vitamin khác nhau giữa các loài (Brown and Miller,
1992). Khả năng tổng hợp một số loại vitamin ở tảo mạnh hơn rất nhiều so với ở
gan người, rau chân vịt, nấm men, như khả năng tổng hợp vitamin ở
Scenedesmus platensis: Vitamin A – 840 mg/ngày, B1 – 44 mg/ngày, C – 80
mg/ngày. Scenedesmus quadricauda: Vitamin A – 554 mg/ngày, B1 – 1,5
mg/ngày, C – 396 mg/ngày. (Becker, 2004).
2.1.4. Các nghiên cứu và ứng dụng của Scenedesmus
2.1.4.1. Thức ăn thủy sản
Việc nghiên cứu tảo làm thức ăn tươi sống cho động vật thủy sản nói chung
được bắt đầu từ nhiều thập kỷ trước (Watanabe & CTV, 1994). Từ khi các nhà
khoa học nghiên cứu và phát hiện ra tảo là nguồn dinh dưỡng quý giá cần thiết
cho sự phát triển ấu thể thì công nghệ nuôi con giống động vật biển mới bắt đầu
hình thành và phát triển.
Ở Việt Nam, tảo Scenedesmus là nguồn thức ăn cần thiết của các loài động
vật thủy sản và là nguồn thức ăn quan trọng trong quá trình sản xuất giống thủy
hải sản. Ngoài ra, tảo Scenedesmus còn giúp cân bằng hệ sinh thái trong thủy
vực, cung cấp một lượng lớn ôxy cho môi trường nuôi, hạn chế sự chiếu sáng
đáy của ánh nắng mặt trời. Với vai trò làm thức ăn cho các loài động vật thủy
sản, Scenedesmus là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển nghề nuôi trồng thủy
sản.
Trước đây, kỹ thuật sản xuất giống cá nước ngọt theo phương pháp truyền
thống chỉ dựa vào việc gây màu nước trong ao, do vậy việc phân lập vi tảo nước
ngọt và nuôi sinh khối vi tảo thuần để làm thức ăn cho động vật phù du chưa
được chú trọng. Tuy nhiên hiện nay, xu hướng sản xuất giống một số đối tượng
thủy đặc sản và cá cảnh cần ương giống theo hình thức thâm canh trong bể đang
được áp dụng phổ biến. Vì vậy, việc phát triển nuôi sinh khối riêng biệt các loại
thức ăn tươi sống trở nên rất cần thiết. Trong đó, lựa chọn những loài vi tảo

5


nước ngọt có giá trị dinh dưỡng cao để sử dụng làm thức ăn cho động vật thủy
sản là một hướng đi quan trọng trong tương lai.
2.1.4.2. Sản xuất dầu diesel sinh học
Diesel sinh học là nhiên liệu đã được sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Diesel sinh học được sản xuất từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật từ quá trình
chuyển este. Trong phản ứng này, dầu hoặc mỡ tác dụng với rượu (thường là
methanol) để tạo ra sản phẩm có tên gọi là este của axit béo (fatty acid methyl
este: FAME) và glycerin. Thực vật có hàm lượng dầu cao như cây cải dầu, cây
hướng dương, đậu tương, cây cọ, dừa có thể làm nguyên liệu để sản xuất dầu
diesel sinh học. Tuy nhiên, khả năng cung cấp của các loài thực vật làm nguyên
liệu cho sản xuất nhiên liệu này không phải là vô hạn. Sử dụng những loài cây
này để sản xuất nhiên liệu sinh học sẽ góp phần làm tăng giá thực phẩm, thiếu
đất canh tác nông nghiệp, gia tăng nạn phá rừng và gây ô nhiễm đất. Mặc dù vi
tảo cũng nuôi trong môi trường nước nhưng sử dụng ít nước hơn so với thực vật
và có khả năng sản xuất quanh năm. Ngoài ra, vi tảo có thể được nuôi ở những
vùng nước ngọt, nước mặn, nước thải và vùng đất không có khả năng canh tác.
Không giống như thực vật trên cạn khi mà chỉ có hạt được thu hoạch để lấy dầu,
mỗi tế bào tảo chứa lipid và vì thế sản lượng dầu vi tảo cao hơn.
Trong những năm gần đây, sử dụng dầu vi tảo để tổng hợp diesel sinh học
đã được nhiều tác giả nghiên cứu (Gouveia & Oliveira, 2009; Trương Vĩnh,
2011). Khi thiếu một số chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi hoặc dưới tác
động bất lợi của các điều kiện môi trường như ánh sáng, nhiệt độ dẫn đến sự tích
lũy lipid trong tế bào vi tảo (Spilling, 2011). Xin et al.(2010) đã nghiên cứu về
sự tăng trưởng và tích lũy lipid của vi tảo nước ngọt Scenedesmus sp. trong
những điều kiện nhiệt độ môi trường nuôi khác nhau. Sen et al. (2009) nghiên
cứu về ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sự tích lũy lipid của vi tảo Scenedesmus

dimorphus và Chlorella protothecoides. Belotti et al. (2013) đã nghiên cứu ảnh

6


hưởng của sự thiếu nitơ và phospho đến sự tích lũy lipid của vi tảo Chlorella
vulgaris trong các kiểu nuôi dị dưỡng, tự dưỡng và hỗn dưỡng.
Năm 2017, Phạm Duy Thanh và cs., đã tiến hành nghiên cứu thu mẫu và
phân lập loài vi tảo Scenedesmus deserticola thuộc ngành tảo lục trên địa bàn
huyện Hóc Môn, thành phố Hồ Chí Minh. Scenedesmus deserticola được nuôi
trong môi trường Bold’s Basal Medium (BBM) sau đó chuyển sang môi trường
BBM thiếu nitơ và môi trường BBM thiếu phospho. Sự tích lũy dầu tảo trong
môi trường thiếu phospho và thiếu nitơ cao hơn so với môi trường BBM và có
giá trị tương ứng là 18,85% và 38,39% sinh khối sau 7 ngày nuôi. Dầu tảo
Scenedesmus deserticola chứa các axit béo có mạch cacbon từ 12 – 24 và hàm
lượng lớn axít béo không bão hòa bao gồm axit oleic (10,24%), axit linolenic
(7,98%) và axit linoleic (7,82%). Kết quả nghiên cứu cho thấy vi tảo
Scenedesmus deserticola có thể là nguồn nguyên liệu trong sản xuất dầu diesel
sinh học.
Gần đây, ngày càng có nhiều nghiên cứu chứng minh trong vi tảo còn chứa
nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng như chất kháng sinh có khả năng kháng vi
khuẩn và vi nấm, đã mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc phòng trừ các
bệnh do vi khuẩn và vi nấm gây ra.
2.1.4.3. Kháng vi khuẩn và nấm bệnh
Tảo Scenedesmus quadricauda là một trong các loài thuộc chi Scenedesmus
đã được nghiên cứu về khả năng kháng vi khuẩn và nấm bệnh. Một số loại dịch
chiết tảo Scenedesmus quadricauda được tiến hành thí nghiệm hoạt tính kháng
một số loài vi khuẩn và nấm bệnh trong điều kiện phòng thí nghiệm, kết quả cho
thấy các loại dịch chiết acetone, diethyl ether và methanol đều cho hoạt tính
kháng các loại vi khuẩn E. coli, B. subtilis, S. aureus, P. aeruginosa và các loại

nấm A. niger, A. flavus, Penicilium herquei, F. monilifome, Helminthosporium
sp., Alternaria brassicae, Saccharomyces cerevisiae, C. albicans. Hoạt tính
kháng khuẩn của dịch chiết tảo được so sánh với một số loại kháng sinh phổ
7


rộng và nhiều loại dịch chiết cho hoạt tính kháng mạnh hơn các loại kháng sinh
erythromycin, tetracycline, amoxicillin, itraconazole và polynoxylin khi sử lý
với một số đối tượng (Abedin et al., 2008). Một nghiên cứu khác vào năm 2010
đã tiến hành chiết dịch tảo Scenedesmus quadricauda bằng nước cất vô trùng,
sau đó dịch chiết được tiến hành với 4 chủng nấm Trichophyton rubrum, A.
flavus, Microsporium canis và Cryptococcus neoformans. Kết quả cho thấy ở
các nồng độ dịch chiết 400, 600, 1000, 1500 µg/ml đều cho hoạt tính kháng với
các chủng nấm trên. Hoạt tính kháng mạnh nhất của dịch chiết thể hiện ở nồng
độ 1500µg/ml khi xử lý với nấm Cryptococcus neoformans với vòng kháng
khuẩn là 33mm (Hussain, 2011). Dịch chiết của chủng tảo Scenedesmus
quadricauda phân lập tại sông Pennsilvania, Hoa Kỳ cũng được nghiên cứu hoạt
tính kháng in vitro vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Stephens et al., 2004). Nhiều
báo cáo cho thấy khả năng kháng khuẩn của Scenedesmus có được là do các acid
béo, tuy nhiên bằng việc sử dụng các dung môi khác nhau để thu dịch chiết nội
và ngoại bào của tảo thì vẫn cho kết quả kháng khuẩn. Như vậy ngoài các hoạt
chất kháng khuẩn là acid béo, tảo Scenedesmus còn chứa nhiều loại hoạt chất có
khả năng kháng nhiều loại vi khuẩn và nấm khác nhau (Đỗ Văn Tuân, 2014).
2.1.4.4. Khả năng xử lý thuốc trừ sâu
Sản xuất nông nghiệp thâm canh phụ thuộc vào hóa chất nông nghiệp như
phân bón và thuốc trừ sâu (thuốc diệt cỏ và thuốc diệt côn trùng) đã gia tăng sản
lượng lương thực toàn cầu nhưng cũng gây ô nhiễm môi trường đáng kể. Xử lý
các hóa chất gây ô nhiễm bằng vi sinh vật đã được nghiên cứu, trong đó có tảo
(Caceres et al., 2010; Singh và Walker, 2006). Kích thước tế bào tảo, mật độ,
hình thái học và các hoạt động trao đổi chất đóng vai trò quan trọng trong sự hấp

thu và loại bỏ thuốc trừ sâu. Diện tích bề mặt cao của tảo cung cấp khả năng hấp
thụ và tương tác tốt với thuốc trừ sâu, tảo sử dụng thuốc trừ sâu khi nồng độ tảo
thấp, không gây độc. Butler et al., (1975) quan sát thấy rằng Chlorella sp.,
Monoraphidium sp., Scenedesmus sp. và Nitzschia sp. phân giải chỉ có 1 ppm
8


carbaryl và diazinon, 0,01 ppm methoxychlor và 2,4-D. Thuốc trừ sâu có gốc
phosphorus như monocrotophos và quinalphos đã bị phân hủy bởi hai tảo xanh
đơn bảo (Chlorella vulgaris và Scenedesmus bijugatus) và ba khuẩn lam
(Synechococcus elongates, Phormidium tenue và Nostoc linckia) trong vòng 30
ngày khi nồng độ các thuốc trừ sâu nằm trong khoảng 5 đến 50 ppm (Megharaj
et al., 1987). Vi tảo (Chlorella vulgaris và Scenedesmus bijugatus) và ba khuẩn
lam (Synechococcus elongates, Phormidium tenue và Nostoc linckia) phân hủy
methyl parathion, một loại thuốc trừ sâu phosphorus hữu cơ, và sử dụng nó như
một nguồn phosphorus (Megharaj et al., 1994). Cả hai dòng Scenedesmus sp., và
Chlorococcum sp. với mật độ tế bào là 1550 triệu tb/ml và 600 triệu tb/ml, tương
ứng chuyển đổi anpha-endosulfan, một loại thuốc trừ sâu phá vỡ nội tiết, thành
endosulfan sulfate, endosulfandiol, β-endosulfan, endosulfan aldehyde và
endosulfan ether (Sethunathan et al., 2004). Chủng Chlorella vulgaris và
Scenedesmus obliquus phân hủy thuốc diệt cỏ diclofopmethyl (DM) bằng cách
lien tục hấp thụ và sau đó thủy phân để tạo ra diclofop (DC) bên trong tế bào tảo
(Cai et al., 2007).
2.1.4.5. Khả năng xử lý kim loại nặng
Những phương pháp truyền thống để khử kim loại nặng, ví dụ như trao đổi
ion hay tạo kết tủa, thường không hiệu quả hay tốn nhiều chi phí khi nồng độ
của các kim loại nặng xuống thấp. Công nghệ mới được yêu cầu phải làm giảm
nồng độ kim loại nặng đến mức cho phép với chi phí hợp lý. Để đạt được các
mục tiêu này, sử dụng vi tảo là một sự lựa chọn rất có tiềm năng. Xử lý sinh học
ở đây được định nghĩa là sự tích tụ và tập trung các chất ô nhiễm từ nước thải

bằng cách sử dụng vật liệu sinh học, do đó cho phép phục hồi hoặc xử lý các
chất ô nhiễm một cách thân thiện với môi trường. Xử lý sinh học được đánh giá
là phương pháp tốt hơn phương pháp tạo kết tủa về khả năng điều chỉnh khi có
sự thay đổi pH và nồng độ kim loại nặng, và tốt hơn phương pháp trao đổi ion
và thẩm thấu ngược về độ nhạy cảm với sự hiện diện của các chất hữu cơ, sự
9


hiện diện của các kim loại nặng khác. Shehata et al., (1980) đã nuôi
Scenedesmus sp. trong các nồng độ đồng, cadimi, niken, kẽm và chì khác nhau
để đánh giá tác động của chúng trên sự phát triển của tảo. Nồng độ kim loại làm
giảm tốc độ tăng trưởng của Scenedesmus sp. là 0,5 mg/L cho niken và 2 mg/L
cho cadimi, 2 mg/L cho kẽm. Dung dịch niken ít độc hại cho sự tăng trưởng của
Scenedesmus sp. hơn so với dung dịch đồng, tảo chịu được nồng độ chì cao lên
đến 30 mg/L. Scenedesmus là một chi vi tảo thường được sử dụng trong các thí
nghiệm loại bỏ các kim loại nặng. Nó được chứng minh loại bỏ

,

, và

(Aksu et al., 1998; Travieso et al., 1999; Canizares-Villanueva et al., 2001).
2.1.4.6. Mỹ phẩm
Mặt nạ cân bằng dầu Scenedesmus oil balancing, mặt nạ vi tảo Scenedesmus
sa mạc Sahara. Vi tảo này trong tự nhiên có thể tạo ra thành thực vật bảo vệ giúp
trữ nước trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Đặc điểm tuyệt vời này giúp da
giữ được đủ nước, ngoài ra chiết xuất từ thực vật hệ tảo còn có khả năng tiết chế
bã nhờn, giữ cho lượng dầu da tiết ra luôn ở mức cân bằng, không bóng mỡ hay
bị bí bách.
Vitamin B3 trong vi tảo có tác dụng làm tăng quá trình sản xuất ceramides

và các axit béo, đây là hai thành phần quang trọng của hàng rào bảo vệ bên
ngoài làn da, bảo vệ da khỏi tác động của tia tử ngoại cũng như những tác động
từ môi trường, mang lại khả năng giữ và dưỡng ẩm tốt nhất. Thành phần của vi
tảo có chứa vitamin A,C,E giúp bào mòn và tẩy đi tế bào chết, hình thành tái tạo
lên làn da mới, xóa mờ các vết thâm nám trên da mặt, từ đó chống lại quá trình
oxy hóa. Ngoài ra, vitamin B12 có trong thành phần rất cần thiết cho quá trình
tái tạo hồng cầu.
2.2. Giới thiệu về Scenedesmus acuminatus
2.2.1. Vị trí phân loại của Scenedesmus acuminatus

10


Nhóm
Giới
Phân giới
Thứ giới
Ngành
Phân ngành
Lớp
Bộ
Họ

Eukaryota
Plantae
Viridiplantae
Chlorophyta infrakingdom
Chlorophyta
Chlorophytina
Chlorophyceae

Sphaeropleales
Scenedesmaceae

11


Phân họ
Chi
Loài

Scenedesmoidea
Scenedesmus
Scenedesmus acuminatus

2.2.2. Phân bố của Scenedesmus acuminatus trong tự nhiên
S. acuminatus được phân bố rộng rãi trong các môi trường khác nhau như đất, bãi
rong cỏ, hay các thủy vực hay ngay cả ở suối nước nóng. Phân bố trên toàn cầu (trừ
Bắc Cực và Nam Cực), chủ yếu ở nước ngọt nhưng hiếm khi được tìm thấy trong nước
mặn.
2.2.3. Hình thái và cấu trúc của Scenedesmus acuminatus

Không giống như hầu hết các loài tảo xanh thuộc địa hình thành các sợi dài,
Scenedesmus acuminatus tạo thành chuỗi nhỏ gồm nhiều tế bào; các đầu của
thuộc địa sở hữu các phần mở rộng của thành tế bào có hình dạng giống như
gai. Không bào nhỏ, chứa đầy dầu, có thể được nhìn thấy ở hai đầu của mỗi tế
bào; dầu cho phép chúng nổi trong nước, tối đa hóa khả năng tiếp xúc với ánh
sáng mặt trời. Các nghiên cứu cho thấy rằng điều kiện dinh dưỡng khác nhau tốc
độ tăng trưởng sẽ khác nhau và mùa hè tốc độ tăng trưởng sẽ nhanh hơn mùa
đông.
Tảo S.acuminatus là một cộng đồng tảo đơn bào (tập đoàn) gồm 4 tế bào, các

tế bào dính với nhau ở sườn. Tế bào hình elip hẹp, đầu tế bào hơi thắt nhọn. Tập
đoàn dẹp, tế bào bên trong thẳng, tế bào bên ngoài hình vòng cung (Nguyễn Thị
Mỹ Lan và cs, 2013). Mỗi tb với kích thước chiều dài 15-20µm và chiều ngang
3-5µm.
2.2.4. Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản của Scenedesmus acuminatus

12


Cũng giống như sự phát triển chung theo quy luật tăng trưởng của các sinh
vật. Scenedesmus cũng trải qua các giai đoạn: Pha chậm, pha tăng trưởng, pha
tăng trưởng chậm, pha cân bằng, pha suy tàn (Joanne Wille et al, 2013).

Hình 2.2. Các pha sinh trưởng của vi tảo
(1) Pha chậm là pha đầu tiên trong quá trình sinh trưởng của tảo, sự vô hiệu
hóa các enzyme, sự giảm tốc độ trao đổi chất của tảo giống, tế bào gia tăng kích
thước nhưng không có sự phân chia, một số yếu tố khuếch tán được 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 môi trường,
hay do cấy tảo vào môi trường có chứa một vài chất có nồng độ quá cao.
(2) Pha tăng trưởng: Là giai đoạn mà tế bào phân chia rất nhanh và liên
tục. Tốc độ tăng trưởng trong gia đoạn này tùy thuộc vào kích thước tế bào,
cường độ ánh sáng, nhiệt độ.
(3) Pha tăng trưởng chậm: Khi có một vài yếu tố xuất hiện như: sự giảm
sút của yếu tố dinh dưỡng 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 trưởng của tảo bị ức chế, đây là giai đoạn đầu
của pha tăng tưởng chậm. Tuy nhiên, pha này diễn ra rất nhanh với sự cân bằng

13

được tạo ra giữa tốc độ tăng trưởng và các nhân tố giới hạn, nó được xem là pha
quân bình.
(4) Pha cân bằng: Mật độ tế bào tương độ ổn định, không thay đổi do các
yếu do hạn chế và tốc độ sinh trưởng ở trạng thái cân bằng.
(5) Pha suy tàn: Khi các chất dinh dưỡng trở nên cạn kiệt không đủ cung
cấp cho sự sinh trưởng và trao đổi chất đến mức trở nên độc hại, tảo sẽ bị suy
tàn gọi là pha chết.
S. acuminatus sinh sản theo hình thức vô tính bằng cách phân chia liên
tiếp của các phần nguyên sinh chất trong thành tế bào mẹ, và khi con cháu được
sinh ra, thành tế bào của mẹ vẫn còn.
2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của Scenedesmus acuminatus
Sự phát triển của Scenedesmus acuminatus chịu ảnh hưởng của các yếu tố
như: ánh sáng, nhiệt độ, pH môi trường, chất dinh dưỡng, chế độ sục khí.
2.2.5.1. Ánh sáng
Ánh sáng là yếu tố môi trường quan trọng nhất để nuôi tảo vì nó liên quan
đến quang tổng hợp.
Cường độ ánh sáng: trong các thí nghiệm duy trì khoảng 1000-2000 lux
tương đối thích hợp vì theo Lavens và Sorgeloos (1996) cường độ ánh sáng khi
nuôi trong các bình tam giác nhỏ khoảng 1000 lux là thích hợp còn các dung
tích lớn hơn thì cần 5000-10000 lux. Cường độ ánh sáng quá lớn có thể làm ức
chế quang hợp ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tảo. Tảo sử dụng chất
Chlorophyll và một số chất màu quang hợp để hấp thụ ánh sáng mặt trời để biến
đổi năng lượng hóa học dự trữ trong ATP và một số chất khử khác (Lê Văn Cát,
2006). Trong những môi trường nuôi cấy quy mô công nghiệp, chế độ ánh sáng
chịu ảnh hưởng của cường độ phát xạ mặt trời, độ sâu, mức khuấy động, mật độ
tảo.
2.2.5.2. pH

14