Khảo sát ảnh hưởng của điầu kiện môi trường dinh dưỡng và ánh sáng đến sinh trưởng và thành phần lipid của sinh khối spirulina platensis

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
….o0o…

NGUYỄN THỊ HƯƠNG LAN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN
MÔI TRƯỜNG DINH DƯỢNG VÀ ÁNH SÁNG ĐẾN
SINH TRƯỞNG VÀ THÀNH PHẦN LIPID CỦA
SINH KHỐI Spirulina platensis
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11/2007

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến Cha - Mẹ – gia đình
tôi, Người đã cho tôi cuộc sống, luôn động viên và giúp sức cho tôi trong suốt
thời gian theo học ở trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS.TSKH. Ngô Kế Sương đã
hướng dẫn rất tận tình trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu, để tôi có thể
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Thùy Dương đã giúp đỡ và tạo

điều kiện tốt trong thời gian tôi làm thí nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Đức Lượng và Cô
Nguyễn Thúy Hương đã giúp đỡ chúng tôi về thời gian để tôi có thể hoàn thành
luận văn của mình.
Các bạn học cùng lớp CH – CNSH (khóa 16), những người đã mang lại
niềm vui, kiến thức và những ý kiến đóng góp chân thành. Tôi gởi lời cảm ơn
đặc biệt đến các bạn.
Và cuối cùng, tôi xin trân trọng cảm ơn những ý kiến đóng góp từ phía bạn
đọc để đề tài nghiên cứu này được hoàn thiện hơn.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Mặc dù, hàm lượng lipid trong tảo Spirulina platensis chiếm tỷ lệ thấp 27%, nhưng lại giữ vai trò rất quan trọng, đặc biệt là các acid béo không no như
acid béo 18:2 và 18: 3 có tác dụng đáng kể như phòng chống các bệnh về tim
mạch, chống lão hóa da, chống viêm nhiễm và làm giảm nhẹ chứng viêm
khớp...
Đề tài này được nghiên cứu với mục đích khẳng định lại ảnh hưởng cao
của điều kiện ánh sáng và môi trường dinh dưỡng khác nhau đến tăng trưởng và
sinh tổng hợp lipid.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
- Hình dạng của tảo bị tác động mạnh bởi cường độ ánh sáng, cụ thể là ở
mức độ ánh sáng 1, độ xoắn của sợi tảo bị giãn mạnh và bị duỗi thẳng.
- Tốc độ tạo sinh khối cao nhất là 4.00g/l ở cường độ chiếu sáng 1 (20.000
– 30.000 lux) với hàm lượng bicacbonat là 80%. Ở cường độ ánh sáng 3 sinh
khối tạo ra luôn thấp hơn rõ rệt so với 2 điều kiện ánh sáng còn lại.
Hàm lượng lipid: lipid đạt cao nhất là 6.15% so với tổng lượng sinh khối

khô ở cường độ chiếu sáng 3 (500 -1000 lux) và 100% bicacbonat. Sự tạo thành
lipid càng cao khi Spirulina platensis được nuôi trồng trong điều kiện cường độ
ánh sáng nhẹ. Hàm lượng bicacbonat không ảnh hưởng nhiều đến sự sinh tổng
hợp lipid.
- Thành phần acid béo: trong các loại acid béo không bão hòa thì acid béo
C18:2(linoleic acid ) đạt tỷ lệ cao nhất, 23.39% ở hàm lượng bicacbonat 100% và
acid béo C18:3: γ - linolenic acid đạt giá trị cao nhất là 0.33% ở hàm lượng
bicacbonat 20% trong cường độ chiếu sáng 1.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

SUMMARY
Currently, Spirulina enjoys world - wide recognition as one of the richest
sources of nourishment provided by nature. In that, the lipid content of Spirulina
biomass with 2 to 7 % of dry weight but it has a very important role. Especially, a
high proportion of long – chain polyunsaturated fatty acids such as gamma –
linoleic (GLA) and linoleic. They have been shown to have therapeutic value in
the prevention and treatment of numerous diseases, including cardiovascular
disease, inflammation, arthritis and cancer.
Studying to effect of different nutritional culture (especially the bicarbonate
salt) and light intensities to the growth and lipid biosynthesis.
The study result shows:
1. Shaped of Spirulina platensis was effected noticeable by light intensity 1
(20.000 – 30.000 lux), the helical shape of S.platensis isn’t maintained which was
extended.
2. At the light intensity 1 (20.000 – 30.000 lux), forming the highest
biomass rate 4.00g/l with bicarbonate salt content 80%. And at the light intensity

3 (500 – 1000 lux), forming biomass is always lower others.
3. The highest lipid content is 6.15% of the biomass at the light intensity 3
with bicarbonate salt content 100%. The studying data shows the more low light
intensity, the more high lipid content. The different bicarbonate salt contents
don’t influent to lipid biosynthesis .
4. 23.39% C18:2 (linoleic acid ) at bicarbonate salt 100% and 0.33% C18:3: γ linolenic acid are the highest value in all of the polyunsaturated fatty acids in
light intensity 1.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Tóm tắt luận văn
Summary
Mục lục
Các ký hiệu, chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục sơ đồ
Danh mục hình

Trang

PHẦN 1

MỞ ĐẦU ...................................................................................... 1

PHẦN 2

TỔNG QUAN ............................................................................... 3

2.1 Lịch sử và địa dư của tảo Spirulina platensis .................................. 3
2.2 Giới thiệu về tảo Spirulina platensis ................................................... 6
2.2.1 Phân loại ....................................................................................... 6
2.2.2 Đặc điểm sinh học của Spirulina platensis ................................ 7
2.2.2.1 Hình thái ............................................................................... 7
2.2.2.2 Kích thước ............................................................................. 9
2.2.2.3 Cấu tạo sợi ........................................................................... 9
2.2.2.4 Đặc điểm sinh sản ..............................................................11
2.2.3 Thành phần dinh dưỡng của sinh khối Spirulina ....................12
2.2.4 Giá trị dinh dưỡng của sinh khối Spirulina .............................14
2.2.5 Các sản phẩm từ Spirulina ....................................................... 16
2.3. Về hiện trạng nuôi trồng Spirulina ................................................18
2.3.1. Giới thiệu các hồ nuôi trồng Spirulina trong và ngoài nước 18

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

2.3.1.1 Các hồ nuôi cấy ở nước ngoài ...........................................18
2.3.1.2 Ở Việt Nam ...........................................................................25
2.3.2. Môi trường nuôi cấy ................................................................. 27
2.3.3. Qui trình nuôi trồng Spirulina .................................................. 29
2.3.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến năng suất sinh khối 31
2.3.4.1 Nguồn cacbon ..................................................................... 31
2.3.4.2 Nguồn nitơ ...........................................................................32
2.3.4.3 nh sáng ...............................................................................32

2.3.4.4 Nhiệt độ ...............................................................................34
2.4. Lipid và ứng dụng .............................................................................35
2.4.1. Giới thiệu về lipid ở Spirulina ..................................................35
2.4.2. Các chỉ số của chất béo ............................................................38
2.4.3. Vai trò dinh dưỡng của PUFA ..................................................39
2.4.4. Các phương pháp tách chiết lipid ...........................................42
2.4.4.1. Tách chiết bằng dung môi hữu cơ .................................... 42
2.4.4.2. Tách chiết bằng các thiết bị đặc biệt .............................44
PHẦN 3:

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............. 47

3.1. Nguyên liệu và hóa chất ...................................................................47
3.1.1. Nguyên liệu ................................................................................47
3.1.2. Hóa chất dùng trong thí nghiệm .............................................47
3.2. Dụng cụ và thiết bị ...........................................................................47
3.2.1 Dụng cụ ......................................................................................47
3.2.2 Thiết bị sử dụng .........................................................................47
3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................48
3.3.1 Sơ đồ khối quá trình nghiên cứu .............................................. 48

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

3.3.2 Nuôi trồng Spirulina platensis .................................................... 49
3.3.2.1. Điều kiện nuôi trồng tảo ..................................................49
3.3.2.2. Các phương pháp phân tích ...............................................52
a. Tốc độ tăng trưởng .................................................................52

b. Xác định khối lượng khô ........................................................52
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng và môi trường dinh dưỡng52
3.3.4. Thu và xử lý sinh khối .............................................................. 55
3.3.5. Khảo sát hàm lượng lipid .........................................................56
PHẦN 4:

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN....................................................... 58

4.1 Nuôi trồng Spirulina platensis ......................................................... 58
4.2 Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng và bicacbonat lên sinh .. trưởng
của Spirulina platensis ......................................................................................59
4.2.1 Hình thái của Spirulina platensis ............................................59
4.2.1.1 Hình thái của sợi tảo trên môi trường chuẩn (Zarrouk) 59
4.2.1.2 Khảo sát sự thay đổi hình thái của tế bào S. platensis trong
điều kiện ánh sáng và môi trường dinh dưỡng khác nhau ...........................62
4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng và môi trường dinh dưỡng
đến sự tăng trưởng của S. platensis ................................................................ 64
4.2.2.1 Kết quả phân tích mật độ quang ......................................64
4.2.2.2 Kết quả phân tích sinh khối khô .......................................68
4.3 Khảo sát ảnh hưởng của ánh sáng và bicacbonat đến hàm lượng
lipid của tảo Spirulina platensis ........................................................................ 74
PHẦN 5:

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................... 80

5.1 Kết luận ............................................................................................ 80
5.2 Đề nghị ...............................................................................................81

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................. 82
PHẦN 7: PHỤ LỤC

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
MGDG: monogalactosyldiacylglycerol
DGDG: digalactosyldiacylglycerol
SQDG:sulphoquinovosyldiacylglycerol
PG: phosphatidylglycerol
PUFA: polyunsatur ed faty acid (axit béo không no đa nối đôi)
MeOH: methanol
SFE: Supercritical fluid extraction (trích ly dùng lưu chất siêu tới hạn)
C16:0: palmitic acid
C16:1: hexadecenoic acid
C18:0: stearic acid
C18:1: oleic acid
C18:2: linoleic acid
C18:3: γ - linolenic acid

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC BẢNG

Bảng II.1 : Sản lượng Spirulina trên thế giới từ 1975-1999
Bảng II.2: Bảng so sánh hàm lượng các vitamin và sắc tố của sinh khối
Spirulina với thực vật
Bảng II.3: Thành phần và hàm lượng các acid béo trong sinh khối Spirulina
Bảng II.4: Tốc độ oxy hóa của acid linoleic dưới các điều kiện gia nhiệt
khác nhau.
Bảng IV.5: Sự tăng trưởng của S. platensis trong điều kiện ánh sáng và
môi trường dinh dưỡng khác nhau (theo dõi qua đo OD)
Bảng IV.6: Sự tăng trưởng của S. platensis ở các điều kiện ánh sáng và
môi trường dinh dưỡng khác nhau
Bảng IV.7: Các điều kiện khí hậu trong quá trình khảo sát
Bảng IV.8: Kết quả tích lũy sinh khối khô S. platensis nuôi trồng ngoài
trời trong điều kiện ánh sáng 1 ở hàm lượng bicacbonat khác nhau
Bảng IV.9: Kết quả tích lũy sinh khối khô S. platensis nuôi trồng ngoài
trời trong điều kiện ánh sáng 2 ở hàm lượng bicacbonat khác nhau
Bảng IV.10: Kết quả tích lũy sinh khối khô S. platensis nuôi trồng ngoài
trời trong điều kiện ánh sáng 3 ở hàm lượng bicacbonat khác nhau
Bảng IV.11: Hàm lượng lipid trong các điều kiện ánh sáng và hàm lượng
bicacbonat khác nhau
Bảng IV.12: Hàm lượng lipid tạo thành ở ngày thứ 6 trong cả 3 điều kiện
chiếu sáng và tỷ lệ bicacbonat khác nhau.
Bảng IV.13: Kết quả khảo sát hàm lượng acid béo không bão hòa với tỷ
lệ bicacbonat khác nhau trong điều kiện ánh sáng 1

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan

LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ II.1: Quy trình công nghệ sản xuất Spirulina
Sơ đồ II.2: Sơ đồ quang hợp
Sơ đồ II.3: Sự tổng hợp các acid béo không no
Sơ đồ III.4: Sơ đồ khối quá trình nghiên cứu
Sơ đồ III.5: Quy trình nuôi Spirulina
Sơ đồ III.6: Quy trình trích ly lipid

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH MỤC HÌNH
Hình II.1: Hình dạng Spirulina platensis nhìn dưới kính hiển vi ở các độ
phóng đại khác nhau.
Hình II.2: Các dạng sợi của Spirulina platensis
Hình II.3: Các tế bào dạng hình trụ kề nhau của Spirulina platensis dưới độ
phóng đại 2.400 lần.
Hình II.4 : Vòng đời của Spirulina
Hình II.5: Thành phần dinh dưỡng chính của Spirulina
Hình II.6: Các dạng sản phẩm từ Spirulina
Hình II.7: Các bể nuôi Spirulina ở Earthrise farms
Hình II.8: Bể nuôi trồng Spirulina ở Sosa Texcoco (gần thành phố Mexico)
Hình II.9: Quy trình nuôi trồng và thu hoạch Spirulina ở Myanmar
Hình II.10a: Bể nuôi Spirulina của công ty Green Diamond ở Chiang Mai,
Thailand

Hình II.10b: Bể nuôiSpirulina của công ty Siam Algae, Thailand
Hình II.11: Bể nuôi trồng tại Trung Quốc
Hình II.12: Nông trại New Ambadi ở Ấn Độ
Hình II.13: Bể nuôi thủ công ở Maidurai (Ấn Độ)
Hình II.14: Người dân làm khô tảo trên cát bên hồ tại Châu Phi
Hình II.15: Liên kết no và không no
HìnhII.16: So sánh dạng cis và dạng trans
Hình III.17: Thiết bị phá vỡ tế bào
Hình IV.18: Quá trình nuôi trồng Spirulina platensis
Hình IV.19: Sợi Spirulina platensis có 10 vòng xoắn
Hình IV.20: So sánh sự phân đốt của sợi S.platensis
Hình IV.21: Giai đoạn chuẩn bị cho quá trình sinh sản
HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hình IV.22: Quá trình sinh sản của S.platensis
Hình IV.23: A, B là hình dạng sợi S. platensis ở ánh sáng 1
Hình IV.24: Các dạng sợi tế bào S. platensis ở ánh sáng 2
Hình IV.25: Hình dạng của sợi S. platensis ở cường độ ánh sáng 3
Hình IV.26: Tốc độ sinh trưởng của tảo theo hàm lượng bicacbonat và
cường độ chiếu sáng khác nhau.
Hình IV.27: Đường cong tăng trưởng của S. platensis với các nồng độ
bicacbonat khác nhau ở ánh sáng 1
Hình IV.28: Đường cong tăng trưởng của S.platensis với các nồng độ
bicacbonat khác nhau ở ánh sáng 2
Hình IV.29: Đường cong tăng trưởng của S. platensis với các nồng độ
bicacbonat khác nhau ở ánh sáng 3
Hình IV.30: Sự tạo sinh khối ứng với hàm lượng bicacbonat và cường độ

chiếu sáng khác nhau trong ngày thứ 6 của quá trình khảo sát.
Hình IV.31: Chỉ số lipid ở các điều kiện ánh sáng và hàm lượng bicacbonat
khác nhau.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Trong thời cuộc khoa học công nghệ ngày càng phát triển thì việc ứng dụng
vi sinh vật công nghiệp được biết đến nhiều hơn. Nó được ứng dụng rộng rãi
trong đời sống, từ các loại nước uống đến các ngành công nghiệp khác như: công
nghệ thực phẩm, công nghệ hóa học, dược phẩm, mỹ phẩm...
Spirulina platensis là một dạng vi khuẩn lam thể sợi (Cyanobacterium) đã
được nghiên cứu sản xuất từ những năm 20 của thế kỷ trước, nhưng mãi đến
những năm 60 mới có sự quan tâm của các nhà khoa học. Cho đến nay, có

khoảng 4.000 nhà khoa học đang nghiên cứu về nó bởi hàm lượng dinh dưỡng
của Spirulina rất phong phú, chiếm 50 - 70% protein, 5 - 10% lipid và 10 - 20%
carbohydrat, mang hoạt chất chống ung thư, giảm cholesterol, chống oxy hóa, trị
bệnh tiểu đường, béo phì, tăng cường hệ miễn dịch ...
Với mức sống ngày càng cao như hiện nay thì nhu cầu dinh dưỡng đã đóng
góp một phần không nhỏ, nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, sự hài hòa trí lực
và tinh thần. Nếu thiếu dinh dưỡng, cơ thể không đủ sức khỏe, bệnh tật, ốm yếu
ảnh hưởng đến tinh thần lẫn thể chất và Spirulina platensis được xem là sự kết
hợp hài hòa các thành phần dưỡng chất như acid amin - protein, acid béo,
carotenoid, vitamin, chất khoáng..., được xem như là công thức “dưỡng dược
được định sẵn”.
Để đảm bảo Spirulina platensis là một dưỡng dược có giá trị sinh học cao
thì các yếu tố của môi trường dinh dưỡng phải được đảm bảo như nguồn cacbon,
nitơ, chất khoáng đa lượng và vi lượng... Tuy nhiên, do Spirulina là vi sinh vật
quang tự dưỡng bắt buộc, không thể sống hoàn toàn trong tối, quang hợp nhờ
ánh sáng mặt trời nên yếu tố ánh sáng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình quang

HVTH : Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

2

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

hợp hô hấp, tổng hợp màng tế bào, phân chia tế bào sinh sản, tính nổi và di động
của Spirulina.
Trong đó, thành phần lipid tuy chiếm tỷ lệ thấp (5 - 10%) nhưng đóng vai
trò cực kỳ quan trọng trong dược phẩm và mỹ phẩm. Sở dó như vậy, vì nó có rất

nhiều acid béo chưa no, đặc biệt là C18:3 và C18:2. Chúng được gọi là vitamin F,
được coi là các yếu tố chống oxy hóa tự nhiên, có tác dụng chống lão hóa. Sinh
khối Spirulina có chứa nhiều các loại acid béo này hay không phụ thuộc rất
nhiều vào điều kiện nuôi cấy, đặc biệt là điều kiện chiếu sáng trong mối tương
quan với thành phần môi trường dinh dưỡng.
Vì vậy, việc tìm hiểu xem điều kiện nuôi trồng, đặc biệt là điều kiện ánh
sáng tự nhiên ảnh hưởng đến hàm lượng lipid nói chung mà đặc biệt là hàm
lượng các axit béo không no trong sinh khối là hết sức cần thiết vì nó rất quan
trọng đối với chất lượng của sản phẩm sinh khối thu được.
Nhằm tìm hiểu, đánh giá sự tăng trưởng và thành phần lipid của Spirulina
platensis thu được trong điều kiện nuôi trồng với các điều kiện ánh sáng tự nhiên
khác nhau, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu:
“Khảo sát ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng và ánh sáng khác
nhau đến sinh trưởng và thành phần lipid của sinh khối Spirulina platensis”
Trong giới hạn luận văn này, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:
-

Nuôi trồng tảo Spirulina platensis ngoài tự nhiên

-

Khảo sát thành phần bicacbonat trong môi trường Zarrouk theo tỷ lệ 20,
40, 60, 80 và 100%. Và mỗi thành phần tương ứng với 3 mốc của điều
kiện ánh sáng là chiếu trực tiếp (20.000 - 30.000 lux), dạng bóng râm
(5.000 - 10.000 lux) và hoàn toàn mát (500 -1000 lux).

-

Khảo sát hàm lượng lipid trong mối tương quan giữa thành phần
bicacbonat và điều kiện ánh sáng như trên.

-

Phân tích các thành phần lipid qua sắc ký khí.

HVTH : Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN 2: TỔNG QUAN

PHẦN 2: TỔNG QUAN

HVTH : Nguyễn Thị Hương Lan


3

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN 2: TỔNG QUAN

PHẦN 2: TỔNG QUAN
2.1 Lịch sử và địa dư của tảo Spirulina platensis
Năm 1492, Christophe Colomb tìm ra Tân thế giới Châu Mỹ và cũng là lúc
phát hiện một loại bánh quy “Techuilatl” của thổ dân vùng Aztec. Loại bánh
này được làm từ những miếng tảo sợi được thu nhặt từ hồ Texcoco. Đó chính là
Spirulina [23] [6]. Techuilatl được bán ở chợ của Mexico và ăn cùng với ngô,
ngũ cốc khác hoặc với nước chấm “chilmolli” [15]

Năm 1931, Rich đến thung lũng Rift ở Đông Châu Phi và thấy tảo là thức
ăn của Hồng hạc.
Năm 1940, Dangeard (nhà tảo học người Pháp) đã nhận thấy bánh tảo xanh
Dihé (dié) được bán ở chợ Massakory, cách Lake Chad 50 km với thức ăn của
hồng hạc là một và ông đã xác định thành phần chính của Dihé là loại tảo xoắn
Arthrospira (= Spirulina) platensis.
Năm 1960, Leonard và Comperé người Bỉ đã công bố giá trị dinh dưỡng
của bánh Dihé, thức ăn của người Kenembu.
Năm 1963, Giáo sư Clement thuộc viện dầu hỏa quốc gia Pháp là người
đầu tiên nghiên cứu thành công việc nuôi tảo theo quy mô công nghiệp. Chính
trong thời gian đó Durand – Chastel phát hiện ra Spirulina là “thủ phạm” làm
chậm kết tinh muối cacbonat.
Năm 1968, TS. Nakamura (người Nhật Bản) dưới sự hổ trợ kỹ thuật từ Hoa
Kỳ đã tiến hành nghiên cứu giống tảo lấy từ Tchad. Phương pháp nuôi trồng
công nghiệp Spirulina cũng được triển khai ở Nhật Bản, Thái Lan, Hàn Quốc.
Năm 1972, Spirulina platensis được du nhập từ Pháp vào phòng thí nghiệm
Viện Sinh vật (viện khoa học Việt Nam).

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

4

PHẦN 2: TỔNG QUAN

Năm 1977, tảo được nuôi trồng ở Bình Thuận (xí nghiệp nước suối Vónh
Hảo), tại đây sử dụng nguồn nước suối khoáng giàu bicacbonat, natribicacbonat
và natricacbonat thiên nhiên ... cùng nhiều đơn vị tổ chức tham gia nghiên cứu

khác như trường ĐH Bách khoa Hà Nội, Viện Y học quân sự,...
Năm 1985, ông bà R.D.Fox tặng mẫu Spirulina platensis cho Tp.HCM và
giao cho trạm nghiên cứu Dược liệu giữ giống, nghiên cứu nuôi trồng.
Năm 1989 Viện sinh học nhiệt đới, Tp.HCM triển khai nghiên cứu kỹ thuật
nuôi trồng Spirulina với sự hổ trợ của một số nhà khoa học Việt kiều ở cộng hòa
Pháp.
Năm 1994, tảo Spirulina được nuôi trồng và phát triển sản phẩm tại huyện
Bình Chánh Tp.HCM cùng các nhóm nghiên cứu những vấn đề khác nhau của
Spirulina như ĐH quốc gia Hà Nội, trung tâm nhiệt đới Việt – Nga, Văn Lang
Fish, trung tâm khuyến nông Bình Định và một số gia đình thuộc Tp.HCM.
Sinh khối Spirulina được sản xuất tại nhiều quốc gia với mục đích sử dụng
khác nhau. Tổng sản lượng mỗi năm mỗi tăng cho đến cuối thế kỷ 20 (bảng
II.1).
Tiêu biểu như Trung Quốc, vào 1993 chỉ sản xuất 2 tấn/năm nhưng đến
năm 1999 sản xuất sinh khối Spirulina đã tăng nhanh chóng đến 780 tấn/năm.
Hay ở Myanmar, năm 1992 đạt 12 tấn/năm, năm 1995 đạt 25 tấn/năm, năm 1997
đạt 60 tấn/năm và đến 1999 đạt tổng lượng sinh khối là 100 tấn/năm. Nhìn
chung, từ năm 1975 đến 1999 thì tổng lượng sản xuất sinh khối Spirulina
platensis ở các nước trên thế giới tăng rất rõ nét là sau khoảng 24 năm tăng từ 50
tấn/năm lên đến 2450 tấn/năm.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

5

PHẦN 2: TỔNG QUAN

Bảng II.1 : Sản lượng Spirulina trên thế giới từ 1975-1999
(Đơn vị sản lượng tấn/năm) [68]

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

6

PHẦN 2: TỔNG QUAN

2.2 Giới thiệu về tảo Spirulina platensis
2.2.1 Phân loại
Chi Spirulina là tên gọi đầu tiên được mô tả bởi Turpin vào năm 1827 [53].
Theo phân loại mới nhất Spirulina platensis thuộc: [62]
Chi Arthrospira
Họ Phormidiaceae
Bộ Oscillatoriales (phân loại theo hệ thống Bergey, 1994)
Lớp Chroobacteria
Ngành Cyanobacteria
Có 2 loài phổ biến là Arthrospira maxima và Arthrospira platensis
Do hình dạng “lò xo xoắn” dưới kính hiển vi nên được gọi Spirulina với tên
khoa học là tảo Spirulina platensis, tảo Spirulina maxima (bắt nguồn từ gốc spire,
spiral có nghóa là “xoắn ốc”) và trước đây được coi là thuộc chi Spirulina.
Thực ra, đây không phải là sinh vật thuộc tảo (algae) vì tảo thuộc sinh vật
có nhân thật (Eukaryota). Spirulina thuộc vi khuẩn lam (Cyanobacteria) nên
chúng thuộc sinh vật nhân sơ hay nhân nguyên thủy (Prokaryota) [5].
Đã có rất nhiều loài Spirulina được tìm thấy, đặc biệt trong đó có 2 loài có
nguồn gốc từ Châu Phi và Nam Mỹ là S. Geitleri (S. maxima) và S. platensis là

được nghiên cứu nhiều nhất. Mặc dù, có rất nhiều loài sống trong các điều kiện
thích nghi khác nhau như ở những vũng nước đọng, sống tự nhiên trong ao, hồ,
ruộng lúa, sông ngòi, ở dạng đơn độc hoặc kết thành từng cụm nổi trên mặt
nước, nhưng khi phân loại đều phải dựa vào đặc điểm xoắn và các tính chất đặc
trưng khác của tảo.
Có thể tóm lược vị trí của Spirulina trong hệ thống sinh giới qua hệ thống
phân loại như sau:

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

7

PHẦN 2: TỔNG QUAN

I. Nhóm giới sinh vật phi bào (chưa có tế bào)
1. Giới virut
II. Nhóm giới sinh vật nhân nguyên thủy (Prokaryota)
2. Giới vi khuẩn
3. Giới vi khuẩn lam
III. Nhóm giới sinh vật nhân thật (Eukaryota)
4. Giới thực vật
5. Giới nấm
6. Giới động vật
2.2.2 Đặc điểm sinh học của Spirulina platensis
2.2.2.1 Hình thái
Spirulina tồn tại dưới dạng thể đa bào, dạng sợi. Dưới kính hiển vi
Spirulina là những sợi màu xanh lục hay xanh lam, tế bào dạng trụ tròn không

phân nhánh, không dị bào, xoắn kiểu lò xo và đều nhau, ở 2 đầu xoắn thường
hẹp. Những sợi tảo di động bằng cách trượt dài dọc theo trục.
Mức độ xoắn của vòng xoắn cuối cùng hẹp hơn từ 30 – 50% so với vòng
xoắn bình thường, điều này không xảy ra với những sợi duỗi thẳng [53]. Ngoài
dạng xoắn lò xo còn có các dạng khác như dạng thẳng, hình S, hình C, ... Sự hình
thành các dạng này là tùy thuộc vào chu kỳ sinh trưởng và phát triển cũng như
điều kiện ánh sáng, nhiệt độ môi trường và điều kiện dinh dưỡng.
Các vòng xoắn của tảo dễ thay đổi. Ngay trong một dạng có thể có đến
5-7 vòng xoắn, có khi đến 27 vòng. Hình dạng xoắn của S.platensis là đặc điểm
phân biệt với những dạng tảo khác, tuy nhiên trong cùng một loài vẫn thấy có
những dạng xoắn khác nhau. Nguyên nhân có thể là do có sự thay đổi về điều
kiện môi trường hoặc có thể do thay đổi nhiệt độ. Dạng xoắn thường dễ phát

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

8

PHẦN 2: TỔNG QUAN

hiện khi nuôi trong phòng thí nghiệm, chuyển sang nuôi đại trà thì dạng xoắn
thường dễ chuyển thành dạng thẳng, tỉ lệ xoắn/ thẳng khi này khoảng 3/17.
Dạng xoắn được thường được quan sát rõ khi nuôi trong môi trường dịch
thể, còn khi nuôi trên môi trường rắn hay thạch thì trở thành dạng sợi (hình II.1
và II.2).

Hình II.1: Hình dạng tảo Spirulina platensis nhìn dưới kính hiển vi ở các
độ phóng đại khác nhau.

Hình II.2: Các dạng sợi của Spirulina platensis [68]
HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

9

PHẦN 2: TỔNG QUAN

2.2.2.2 Kích thước
Tùy thuộc vào từng sợi tảo, hoặc từng giai đoạn phát triển mà có kích thước
khác nhau. Đối với S.platensis ở hồ Chad thì kích thước sợi tảo là 60 μm/ 1vòng
xoắn, chiều rộng của sợi là 6-8 μm.
Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu có khi S.platensis dài đến 20 mm. Nhờ kích
thước tế bào lớn nên dễ dàng quan sát vách tế bào và những túi không bào khí...
2.2.2.3 Cấu tạo sợi
Bằng lát cắt cực mỏng khi quan sát dưới kính hiển vi, thành tế bào của
S. platensis có 4 lớp.
Lớp ngoài cùng hay là lớp thứ IV được sắp xếp đều nhau, song song với
trục chính. Lớp này được xem như là thành tế bào của vi khuẩn gram âm.
Lớp thứ III được tạo thành từ những sợi protein bao quanh cơ thể.
Lớp thứ II chứa peptidoglycan, được xếp gấp lại hướng vào trong của sợi
tảo.
Lớp I nằm sát vào lớp thứ II.
Vách tế bào được ví như cái đóa mỏng, bao lấy phần bên trong cơ thể và
được cấu tạo chủ yếu bằng peptidoglycan nên nhạy cảm với lysozyme và dễ
dàng được tiêu hóa trong ống tiêu hóa của người và động vật. Nhưng khi phân
tích các hoạt chất muốn chiết xuất thì nhất thiết phải phá vỡ màng tế bào.

Tế bào có dạng hình trụ, liên kết lại thành chuỗi. Giữa các tế bào có vách
ngăn, nhưng vách ở đầu sợi thường hơi dày hơn. Vì vậy, đây là cơ thể đa bào,
mỗi sợi có khoảng hơn 100 tế bào (hình II.3).
Các tế bào riêng rẽ thường có kích thước khoảng 5 μm, rộng khoảng 2 μm.
Tế bào chưa có nhân điển hình, vùng nhân không có rõ ràng.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan


LUẬN VĂN THẠC SĨ

10

PHẦN 2: TỔNG QUAN

Hình II.3: Các tế bào dạng hình trụ kề nhau của Spirulina platensis dưới độ
phóng đại 2.400 lần [56].
Hầu hết cấu trúc nhô lên trên màng tế bào chất là hệ thống màng
thylakoid có nguồn gốc từ màng sinh chất, không có lục lạp. Màng thylacoid
được sắp xếp theo hướng đồng tâm của vòng xoắn (thường thấy ở những sợi
trưởng thành), đối với những tế bào bước vào thời kì sinh sản thì màng thylacoid
bị gãy và cuối cùng trở thành hai tế bào con.
Các sắc tố chính thực hiện quá trình quang hợp là chlorophyl, phycocyanin
và các carotenoid. Trong đó, phycocyanin kết tụ lại với nhau và gắn kết với
màng thylacoid. Hạt cyanophycin được dự trữ dưới dạng copolymer của các
aminoacid trong chuỗi poly-L-aspartic acid và arginin kết hợp với nhóm βcacboxyl [54].
Trong tế bào chất có chứa các túi không bào khí, có đường kính khoảng
0.065 μm, dài khoảng 1 μm. Nhờ các túi này mà tế bào nổi được trên mặt nước,
tạo điều kiện thuận lợi cho thu vớt sinh khối.

HVTH:Nguyễn Thị Hương Lan