Ảnh hưởng của ánh sáng lên sự tích lũy phycocyanin từ vi tảo ​spirulina (arthrospira) platensis

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƯỜNG
______________

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG LÊN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN TỪ VI TẢO SPIRULINA
(ARTHROSPIRA) PLATENSIS

TỪ VĂN THÁI NGUYÊN

Đà Nẵng, năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA SINH – MƠI TRƯỜNG
______________

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG LÊN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN TỪ VI TẢO SPIRULINA
(ARTHROSPIRA) PLATENSIS

Ngành:​ Cơng nghệ sinh học
Khóa:​ 2016 - 2020
Sinh viên:​ Từ Văn Thái Nguyên
Người hướng dẫn: TS. Trịnh Đăng Mậu

Đà Nẵng, năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kì cơng trình nào khác.
Tác giả khóa luận

Từ Văn Thái Nguyên

i


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp này là cơng trình nghiên cứu khoa học tự lực đầu tiên mà tôi
đã hoàn thành trong sự nghiệp học tập và nghiên cứu khoa học của mình. Chính vì vậy
trong q trình thực hiện đã gặp khơng ít khó khăn. Tuy nhiên, nhờ có sự quan tâm, giúp
đỡ từ phía gia đình, thầy cơ và bạn bè mà tơi đã có thể hồn thiện được khóa luận này.
Trước hết tơi xin cảm ơn ba mẹ và người thân đã giúp đỡ và động viên về tin thần
cũng như vật chất để tơi có tập trung hồn thành tốt đề tài này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trịnh Đăng Mậu đã định hướng động viên
tơi thực hiện khóa luận, chỉ dạy tơi tận tình chỉ dạy tơi những kiến thức, kĩ năng bổ ích về
mặt chuyên ngành cũng như trong cuộc sống, tạo điều kiện hỗ trợ tôi đến gần hơn với
khoa học và trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô khoa Sinh – Môi trường đã giúp tôi trang bị
kiến thức và tạo điều kiện về trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất để tơi thực hiện tốt đề tài
nghiên cứu của mình.
Sau cùng, xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn, người em đã luôn bên cạnh chia

sẻ kiến thức và hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong q trình nghiên cứu.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2020
Sinh viên

Từ Văn Thái Nguyên

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

1

1. TÍNH CẤP CỦA THIẾT ĐỀ TÀI

1

2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

2

2.1 Mục tiêu tổng quan

2

2.2 Mục tiêu cụ thể

2

2

3. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
3.1 Ý nghĩa khoa học

2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

3
4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẢO SPIRULINA

4

1.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm phân loại

4

1.1.2 Đặc điểm hình thái

5

1.1.3 Phân bố và đặc điểm sinh thái

6

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của tảo Spirulina

7

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHYCOCYANIN

8

1.3 CƠ CHẾ SINH TỔNG HỢP PHYCOCYANIN

10

1.4 VAI TRÒ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN Ở TẢO SPIRULINA PLATENSIS

11

1.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ VI TẢO SPIRULINA VÀ PHYCOCYANIN

12

1.5.1 Một số nghiên cứu trên thế giới

12

1.5.2 Một số nghiên cứu trong nước

15

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

16

2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

16

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

16

2.2.1 Bố trí thí nghiệm

16

2.2.2 Phương pháp tách chiết phycocyanin từ vi tảo Spirulina platensis

18

2.2.3 Phương pháp định lượng sinh khối và phycocyanin

18
19

2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
iii


20

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA PHỔ ÁNH SÁNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY PHYCOCYANIN
20
CỦA VI TẢO SPIRULINA Ở PHA TÍCH LŨY
3.1.1 Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến sự sinh trưởng của vi tảo Spirulina ở pha
tích lũy
20
3.1.2 Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến năng suất phycocyanin của vi tảo Spirulina
ở pha tích lũy
21
3.1.3 Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến hàm lượng phycocyanin của vi tảo
Spirulina ở pha tích lũy

22

3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CHU KỲ ÁNH SÁNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN CỦA VI TẢO SPIRULINA Ở PHA TÍCH LŨY
24
3.2.1 Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến sự sinh trưởng của vi tảo Spirulina ở
pha tích lũy
24
3.2.2 Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến năng suất phycocyanin của vi tảo
Spirulina ở pha tích lũy

25

3.2.3 Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến hàm lượng phycocyanin của vi tảo
Spirulina ở pha tích lũy.

26

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN CỦA VI TẢO SPIRULINA Ở PHA TÍCH LŨY
28
3.3.1 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến sự sinh trưởng của vi tảo Spirulina ở
pha tích lũy
28
3.3.2 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến năng suất phycocyanin của vi tảo
29
Spirulina ở pha tích lũy
3.3.3 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến hàm lượng phycocyanin của vi tảo
30
Spirulina ở pha tích lũy
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

33

1. KẾT LUẬN

33

2. KIẾN NGHỊ

33

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

34

PHỤ LỤC

39

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
8 sáng : 16 tối

8S:16T

12 sáng : 12 tối

12S:12T

16 sáng : 8 tối

16S:8T

24h sáng liên tục

24S

mg​phycocyanin​/mg​sinh khối

mg/mgsk

OD

Optical Density

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng
1.1

Tên bảng
Thành phần môi trường Zarrouk

vi

Trang
16


DANH MỤC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Hình ​dạng tảo Spirulina

4

1.2

Một phần của trichome xoắn ốc của Spirulina platensis

5

1.3

Sơ đồ vòng đời của tảo Spirulina

8

2.1

Tương quan OD và trọng lượng khô

19

3.1

Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến sinh khối ​Spirulina ​ở p​ ha

20

tích lũy trong 6 ngày

3.2

Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến năng suất phycocyanin có

21

trong tảo Spirulina ​ở p​ ha tích lũy trong 6 ngày

3.3

Mức độ hấp thụ của phycocyanin ở từng phổ ánh sáng

22

3.4

Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến hàm lượng phycocyanin

23

có trong tảo Spirulina ở
​ p​ ha tích lũy trong 6 ngày

3.5

Hàm lượng phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ở
​ p​ ha tích

24

lũy ở ngày đầu và ngày cuối của thí nghiệm phổ ánh sáng

3.6

Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến sinh khối ​Spirulina ở
​

25

pha tích lũy trong 6 ngày

3.7

Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến năng suất phycocyanin

26

có trong tảo Spirulina ở
​ p​ ha tích lũy trong 6 ngày

3.8

Ảnh hưởng của chu kỳ ánh sáng đến hàm lượng
phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ​ở p​ ha tích lũy trong 6
ngày

vii

27


3.9

Hàm lượng phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ở

​ p​ ha tích

28

lũy ở ngày đầu và ngày cuối của thí nghiệm chu kỳ ánh sáng

3.10

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến sinh khối ​Spirulina ​ở

29

pha tích lũy trong 6 ngày

3.11

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến năng suất

30

phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ​ở p​ ha tích lũy trong 6
ngày

3.12

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến hàm lượng

31

phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ​ở p​ ha tích lũy trong 6

ngày

3.13

Hàm lượng phycocyanin có trong tảo ​Spirulina ở
​ p​ ha tích
lũy ở ngày đầu và ngày cuối của thí nghiệm cường độ ánh
sáng

viii

31


TĨM TẮT
Phycocyanin được biết đến là hợp chất có giá trị thu được từ vi khuẩn lam
Spirulina platensis ​hay còn được gọi là tảo xoắn. Phycocyanin có tác dụng to lớn
trong các ngành thực phẩm và y tế như là chất tạo màu xanh tự nhiên, chống oxy
hóa, chống viêm và là hợp chất huỳnh quang,... nên đang được ứng dụng rộng rãi.
Là một sắc tố quang hợp, phycocyanin trong ​Spirulina ​bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi
chế độ và chất lượng ánh sáng trong quá trình sinh trưởng của tảo.
Kết quả từ nghiên cứu này cho thấy phổ ánh sáng đỏ là phù hợp nhất cho sự
phát triển sinh khối và năng suất phycocyanin ở tảo, trong khi đó hàm lượng
phycocyanin được tích lũy tốt hơn ở ánh sáng xanh. Chu kỳ ánh sáng với chế độ 16
sáng : 8 tối cho kết quả khả quan nhất cho cả ba chỉ tiêu về sinh khối, năng suất
cũng như hàm lượng phycocyanin tích lũy ở tảo. Về cường độ ánh sáng, 14000 lux
được đánh giá là cường độ thuận lợi cho việc gia tăng sinh khối và năng suất của
phycocyanin trong khi đó ở cường độ ánh sáng 6000 lux lại cho kết quả tốt cho sự
tích lũy phycocyanin. Kết quả của nghiên cứu này có thể được sử dụng làm cơ sở
để cải thiện chất lượng nuôi trồng và sản xuất phycocyanin từ tảo Spirulina.

ix


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP CỦA THIẾT ĐỀ TÀI
Spirulina (Arthrospira) platensis l​ à loại vi tảo làm, đa bào, dạng sợi có vịng xoắn
nên cịn được gọi là tảo xoắn. Tảo xoắn có thể sống được cả ở mơi trường nước ngọt lẫn
nước mặn và phát triển mạnh trong môi trường giàu CO2 và độ kiềm cao (pH từ 8,5 –
11) ​(Sili và cs., 2012)​. ​Spirulina r​ ất giàu dinh dưỡng với hàm lượng protein chiếm tới
70% , giàu vitamin, khoáng chất, acid amin và các acid béo thiết yếu ​(Vonshak, 1997)​.
Tảo ​Spirulina đ​ ược nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống,
làm thực phẩm chức năng, nguồn dinh dưỡng bổ sung thiết yếu và mỹ phẩm. Do đó nó đã
được Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) gọi là “siêu thực phẩm” (Khan và cs., 2005).
Ngồi hàm lượng protein tương đối cao, ​Spirulina cịn chứa vitamin, khống chất,
axit béo khơng bão hịa, carotenoids và các chất dinh dưỡng khác ​(Kulshreshtha và cs.,
2008)​. Do đó, ​Spirulina đ​ ược coi là một thực phẩm tự nhiên cân bằng và được sử dụng
rộng rãi như là bổ sung chế độ ăn uống. Tại Việt Nam, nuôi trồng ​Spirulina platensis để
chiết xuất còn khá mới mẻ. Lượng ​Spirulina platensis ​thường được sử dụng để làm thực
phẩm chức năng, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp bánh kẹo và đồ ăn kiêng. Trên
thế giới nhiều quy trình đã được phát triển để giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất
lượng của ​Spirulina cho mục đích thương mại và sản xuất phycocyanin ​(Costa và cs.,
2004)​.
Do giá trị dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu, phycocyanin
thường được sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng, nâng cao sức khỏe của con người
(Shih, 2009)​. Là một sắc tố tự nhiên hịa tan trong nước, nó cũng được sử dụng rộng rãi
như một chất tạo màu thực phẩm, phụ gia mỹ phẩm, thuốc thử huỳnh quang để chẩn đốn
lâm sàng và hóa mơ miễn dịch ​(Seo và cs., 2013)​. Ngồi ra, phycocyanin có đặc tính
chống oxy hóa, chống viêm, bảo vệ gan ​(Romay và cs., 2003)​. Phycocyanin cũng ngăn
ngừa độc tính trên thận do cisplatin gây ra thơng qua việc ức chế stress oxy hóa

(Fernández–Rojas và cs., 2014​; ​Khan và cs., 2006; Romay và cs., 2003)​. Hơn nữa,
phycocyanin đã thể hiện giá trị điều trị cao trong điều trị miễn dịch và điều trị ung thư
(E.G. OLIVEIRA, 2008)​. Tuy nhiên, việc áp dụng phycocyanin trong các lĩnh vực khác

1


nhau đã bị cản trở bởi tính nhạy cảm của nó đối với các điều kiện bảo quản và sử dụng,
có thể dễ dàng gây biến tính, kết tủa và đổi màu.
Với nhiều ứng dụng rộng rãi, nhu cầu về phycocyanin trên thị trường thế giới hiện
là rất lớn. Việc sản xuất phycocyanin từ sinh khối tảo Spirulina đang được nghiên cứu và
triển khai rộng rãi ở các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Brazil...Trong nuôi cấy
Spirulina định hướng tích lũy phycocyanin, ánh sáng là một yếu tố rất quan trọng, ảnh
hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo ​Spirulina c​ ũng như sự tích lũy
phycocyanin trong tế bào tảo. Ở Việt Nam, đã có những nghiên cứu việc nuôi cấy
Spirulina, tuy nhiên, hiểu biết về cơ chế sinh tổng hợp phycocyanin, đặc biệt là ảnh
hưởng của sáng đến sắc tố này còn khá hạn chế. Do đó, tơi lựa chọn thực hiện đề tài:
“Ảnh hưởng của ánh sáng lên sự tích lũy phycocyanin từ vi tảo ​Spirulina
(Arthrospira) platensis”.

2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
2.1 Mục tiêu tổng quan
Xác định được điều kiện ánh sáng lên sự tích lũy phycocyanin từ vi tảo ​Spirulina
(Arthrospira) platensis ​trong mơ hình ni hai pha.

2.2 Mục tiêu cụ thể
- Tìm ra cường độ ánh sáng thích hợp đến sự tích lũy phycocyanin của vi tảo ​Spirulina
(Arthrospira) platensis ​ở pha tích lũy.
- Tìm ra phổ ánh sáng thích hợp đến sự tích lũy phycocyanin từ vi tảo ​Spirulina
(Arthrospira) platensis​ ở pha tích lũy.

- Tìm ra chu kỳ sáng tối đến sự tích lũy phycocyanin từ vi tảo ​Spirulina (Arthrospira)
platensis ​ở pha tích lũy.

3. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
3.1 Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp dẫn liệu khoa học mới về ảnh hưởng của cường độ, phổ ánh sáng, chu kỳ sáng
tối lên sự tích lũy phycocyanin của vi tảo ​Spirulina (Arthrospira) platensis ​trong mơ hình
ni hai pha.

2


3.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Làm cơ sở thực tiễn cho quy trình ni trồng và tách chiết phycocyanin từ vi tảo
Spirulina (Arthrospira) platensis.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TẢO SPIRULINA
1.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm phân loại
Tảo ​Spirulina ​là các vi sinh vật sống trong nước có hình dạng “xoắn lò xo” với
khoảng 5 – 7 vòng đều nhau khơng phân nhánh dưới kính hiển vi nên được gọi là tảo
xoắn ​Spirulina có tên khoa học là ​Spirulina platensis (bắt nguồn từ chữ spire, spiral có
nghĩa là “xoắn ốc”). Ngoài ra ​Spirulina thuộc vi khuẩn lam (Cyanobacteria) nên chúng
thuộc sinh vật nhân sơ ​(Ciferri and Tiboni, 1985)​. Ở ngồi tự nhiên nó sinh trưởng ở các
vùng nhiệt đới trong các ao hồ nước mặn từ 3,6 tỷ năm trước. Đến năm 1960, Turpin
Brandily – một nhà khoa học người Pháp đã tình cờ phát hiện được trong lần khảo sát sự
đa dạng sinh học tại vùng hồ nước mặn ở Tchad, Châu Phi. Năm 1963, bà đã nghiên cứu

thành công việc nuôi ​Spirulina ở quy mô công nghiệp ​(Gershwin and Belay, 2007)​. Năm
1973, FDA và WHO/OMS đã chính thức công nhận tảo ​Spirulina ​là nguồn dinh dưỡng
và là dược liệu quý cho con người bên cạnh đó tảo vẫn còn được nghiên cứu đến ngày
nay ​(Volkmann và cs., 2008)​.

Hình 1.1.​ Hình dạng tảo Spirulina (​ Volkmann và cs., 2008)

Trước đây, ​Spirulina ​được xếp vào ngành Tảo (Algae) vì Tảo thuộc sinh vật nhân

chuẩn (Eukaryote) mà ​Spirulina ​lại thuộc ngành vi khuẩn lam (Cyanobacteria), chúng

thuộc sinh vật nhân sơ. Và những nghiên cứu mới nhất lại cho biết chúng cũng không
thuộc chi Spirulina m
​ à thuộc chi Arthrospira (​ Kawata, 2006)​.

Chính vì vậy, về mặt phân loại khoa học, tảo Spirulina ​thuộc:
Lãnh giới (domain): Bacteria
4


Ngành (phylum): ​Cyanobacteria​
Lớp (class): Chroobacteria
Bộ (ordo): Oscillatoriales​
Họ (familia): Phormidiaceae
Chi (genus): ​Arthrospira
Lồi (species): ​Arthrospira platensis

1.1.2 Đặc điểm hình thái
Tảo lam được xếp vào nhóm vi khuẩn lam, lồi vi sinh vật đầu tiên có khả năng
quang hợp và sinh ra khí oxy được phát hiện từ 3,5 tỷ năm trước. Tảo ​Spirulina ​có màu

xanh lục, hình thái dưới kính hiển vi thấy ​Spirulina ​có dạng xoắn lị xo, sợi tảo
(trichome) có 5 – 7 vịng đơi khi lên đến 27 vịng đều nhau và khơng phân nhánh, ở hai
đầu thì thường hẹp lại so với thân. Đường kính xoắn khoảng 35 – 50 µm, bước xoắn 60
µm, chiều dài thay đổi có thể đạt 250 µm. Nhiều trường hợp tảo Spirulina có kích thước
lớn hơn ​(Kawata, 2006)​. Nhờ các lơng ở sườn bên cơ nên ​Spirulina có thể vận động di
chuyển về phía trước hoặc phía sau. Sự vận động này được thực có thể liên tục hoặc ngắt
quãng. Các sợi lơng này thường có đường kính khoảng 5 – 7 nm và dài 1 – 2 µm nằm
quanh cơ thể, đây được xem như là tay chèo giúp Spirulina ​di chuyển (Kawata, 2006)​.

Hình 1.2.​ Một phần của trichome xoắn ốc của Spirulina platensis; trong đó p là độ cao và
d đường kính ngồi của xoắn ốc (Kaori Kamata, 2015)

5


Thành tế bào Spirulina có cấu trúc nhiều lớp, khơng chứa cellulose mà chứa
mucopolyme pectin và các loại polysaccharide khác. Màng tế bào nằm sát ngay bên dưới
thành tế bào và nối với màng quang hợp nằm rải rác trong nguyên sinh chất. Sợi tảo được
cấu tạo bởi một sợi đa bào, mỗi tế bào của sợi tảo rông 5 ​µm, dài 2mm, khơng có màng
cellulose, khơng có tế bào dị hình và chưa có nhân điển hình, khơng có khơng bào, khơng
có diệp lục mà chỉ có thylakoid phân bố trong toàn bộ tế bào ​(Ngo-Matip M.E và cs,
2015)​. Ngồi ra, tế bào ​Spirulina có khơng bào chứa khí làm chức năng điều chỉnh tỷ
trọng tế bào. Nhờ có khơng bào chứa khí và hình dạng xoắn mà Spirulina có thể nổi lên
mặt nước để nhận ánh sáng cho quá trình quang hợp. Đến cuối ngày cũng là lúc tế bào
tạo ra một lượng carbohydrate và lúc này các tế bào sẽ tụ lại tạo ra một áp suất thẩm thấu
cao bên trong cơ thể làm cho các không bào khí khơng thể duy trì được áp suất thẩm thấu
bên trong được lâu dẫn đến chúng sẽ vỡ, giải phóng ra các khí làm cho sợi tảo chìm
xuống đáy và tại nơi này xảy ra q trình chuyển hóa carbohydrate thành protein
(Trương, 2004; Matsudo và cs., 2009)​. Cũng như các loại tảo lam khác, ​Spirulina ​chưa có

nhân điển hình, vùng nhân khơng rõ, trong đó có chứa DNA. Mặc dù khơng có ty thể và
mạng lưới nội chất, tế bào ​Spirulina vẫn có một số thể vùi như ribosom, các hạt
polyphosphate, glycogen, phycocyanin, carboxysome và hạt mesosome ​(Ngo-Matip M.E
và cs, 2015)​. Ngồi ra trong q trình ni trồng cũng như tự nhiên, tế bào tảo có thể
duỗi thẳng ra thành hai dạng: xoắn và thẳng tùy thuộc vào hàm lượng dinh dưỡng có
trong mơi trường. Nếu trong thành phần dinh dưỡng thiếu các yếu tố vi lượng, hàm lượng
N aHCO3 thấp thì sẽ dẫn tới tỉ lệ hình thành nên dạng thẳng cao (Vonshak, 2002)​.

1.1.3 Phân bố và đặc điểm sinh thái
Tảo ​Spirulina ​phân bố rộng trong các môi trường khác nhau như là bãi trong, thủy
vực nước ngọt sông suối, nước lợ, nước mặn và ngay cả ở suối nước nóng. Ở độ sâu
50cm vẫn có thể tồn tại tảo ​Spirulina, v​ à trong môi trường nhân tạo thì tảo Spirulina có
thể sống ở hồ đáy cao 1 – 1,5m nếu được sục khí hoặc có cánh quạt đảo (​ Lượng, 2002)​.
Ở những điều kiện sống có độ kiềm cao, ​Spirulina ​sẽ nổi lên trên mặt nước hoặc chìm
xuống đáy ít nhất một đến hai lần trong suốt thời gian 24 giờ và sẽ thường xuyên hơn khi
có gió đảo nhẹ, sục khí hoặc cánh quạt đảo. ​Spirulina ​có thể sống trong nhiệt độ nước là
20 – 40​°C​, thích hợp nhất là ở 35​°C​, ngồi ra mơi trường kiềm tính là mơi trường ưa
thích của ​Spirulina,​ độ pH thích hợp nằm trong khoảng từ 8 – 11 và tối ưu nhất là pH =
6


8,5 để ​Spirulina phát triển tốt nhất. Trong tự nhiên ​Spirulina tập trung nhiều nhất ở cá
nước Trung Phi và Đông Phi (Vonshak, 1997)​.
Tại Nhật Bản, việc nuôi trồng ​Spirulina được biết đến là có quy mơ lớn nhất thế
giới được bắt đầu từ năm 1960 đến nay. ​Spirulina ​ở Nhật Bản đã được sản xuất tại ít nhất
22 quốc gia, trong đó có Việt Nam.
Ở Việt Nam, ​Spirulina p​ hân bố tại các thủy vực khác nhau như: song, ao, hồ,
ruộng lúa… và được một số nơi nuôi trồng ở quy mơ cơng nghiệp. Trong số đó phải kể
đến là học viện Nông nghiệp Việt Nam (Hà Nội), Công ty Vĩnh Hảo (Bình Thuận) và cơ
sở Bình Chánh (Hồ Chí Minh) là những trung tâm ni trồng tảo lớn nhất nước ta

(Trương, 2004)​.

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của tảo Spirulina
Do là một vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc nên ngoài hàm lượng chất dinh dưỡng
cần thiết cho tảo là nguồn carbon và nguồn nitơ, photpho. Sự sinh trưởng của Spirulina
còn phụ thuộc vào các yếu tố vật lý như sau:
- Yếu tố ánh sáng: là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát
triển của tảo. Spirulina ít bị chi phối bởi chu kỳ sáng/tối và đạt giá trị sinh khối cao khi
được chiếu sáng liên tục. Cường độ ánh sáng thích hợp khoảng: 25000 – 30000 lux
(Chaumont, 1993)​ .
- Yếu tố nhiệt độ: Spirulina phát triển ở nhiệt độ khá cao. Người ta phát hiện
chúng sống ở những suối nước nóng đến 69​°C​. Chúng có khả năng phát triển ở khoảng
nhiệt độ 35​°C – 37°C ở điều kiện phịng thí nghiệm. ​Spirulina phát triển rất chậm dưới
25°C ​(Hu và cs., 1996)​.
- Yếu tố pH: Spirulina phát triển trong khoảng pH từ 8,3 – 11. Tuy nhiên, pH của
môi trường tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của tảo là từ 8,5 – 9,0. Tại khoảng pH
này, nguồn carbon vô cơ được đồng hóa nhiều nhất ​(Richmond and Grobbelaar, 1986)​. Ở
pH= 10 – 11, tảo vẫn phát triển nhưng rất chậm. Nếu pH ≤ 7: khí CO2 được đưa vào
mơi trường, tảo có thể sử dụng CO2 hịa tan là chủ yếu.
Chu kỳ phát triển của tảo rất ngắn, thường xảy ra trong 24 giờ như tảo ​Chlorella​.

Tảo lam Spirulina​ có hai hình thức sinh sản:

- Sinh sản sinh dưỡng: thực hiện bằng cách đứt từng khúc ở chỗ có tế bào dị hình trên sợi
tảo, từ đó tạo ra sợi mới (Hình 1.3).
7


- Sinh sản vơ tính: thực hiện bằng cách tạo bào tử giống ở vi khuẩn trong điều kiện không
thuận lợi.

Hình 1.3.​ Sơ đồ vịng đời của tảo Spirulina​ ​(O Ciferri, 1983)

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHYCOCYANIN
Phycobiliprotein là một nhóm các protein có màu thường có trong vi khuẩn lam và
tảo đỏ. Chúng cũng được sử dụng làm chất tạo màu và có giá trị dược liệu cao, đã được
chứng minh bởi nhiều nghiên cứu, do đó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
khác nhau ​(Sekar và Chandramohan, 2008)​.
Những protein này được phân loại thành hai nhóm lớn dựa trên màu sắc của
chúng, phycoerythrin (màu đỏ) và phycocyanin (màu xanh). Các phycocyanin bao gồm
C-phycocyanin (CPC), R–phycocyanin (RPC) và allophycocyanin. Các phycobiliprotein
được tập hợp thành một cấu trúc tế bào có tổ chức, cụ thể là các phycobilisome thường
được gắn trên bề mặt bên ngoài của màng thylakoid và hoạt động như các sắc tố thu
hoạch ánh sáng chính trong vi khuẩn lam và tảo đỏ. Phycobilisomes bao gồm lõi
allophycocyanin được bao quanh bởi phycocyanin ở ngoại vi ​(Gantt and Conti,
1966)​. Phycocyanin là thành phần chính trong khi allophycocyanin có chức năng là sắc tố
bắc cầu giữa phycobilisomes và lamella quang hợp ​(Eisele và cs., 2000)​. Các
phycobilisomes cho phép các sắc tố được sắp xếp hình học theo cách giúp tối ưu hóa việc
thu ánh sáng và truyền năng lượng. Tất cả các phycobiliprotein đều hấp thụ ánh sáng tới
trực tiếp, nhưng ngoài ra chúng tham gia vào chuỗi truyền năng lượng trong

8


phycobilisome theo trình tự: phycoerythrin thành phycocyanin thành allophycocyanin
thành chlorophyll–a.
Các phycobiliprotein được giới thiệu là một lớp thuốc nhuộm huỳnh quang mới
vào năm 1982 ​(Glazer, 1982)​. Những phycobiliprotein huỳnh quang tự nhiên này đã
được sử dụng trong các xét nghiệm chẩn đoán và trong các ứng dụng nghiên cứu đa dạng
(Glazer, 1982; Kronick, 1986)​. Các phycobiliprotein đóng vai trị là các thể huỳnh quang

được ứng dụng phổ biến trong công nghệ tế bào học, phân loại tế bào hoạt hóa huỳnh
quang, mơ hóa học và ở trong xét nghiệm miễn dịch. Những ứng dụng này khai thác các
tính chất vật lý và quang phổ độc đáo của phycobiliprotein ​(Glazer, 1994)​. Ngoài ra, do
khả năng hấp thụ phân tử cao của các protein này ở bước sóng khả kiến, chúng là các dấu
hiệu thuận tiện trong các ứng dụng như điện di gel, tập trung đẳng điện và sắc ký lọc gel
(Sarada và cs., 1999)​.
C–phycocyanin có đỉnh hấp thụ đơn ở khoảng 621 nm, tuy nhiên có thể dao động
tùy thuộc và chủng giống và các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH và nồng độ
protein trong ống nghiệm ​(Pizarro, 2001)​. Phycobiliprotein dễ dàng phân lập thành phức
hợp protein sắc tố, hịa tan trong nước ​(Glazer, 1982)​. Nó là một protein ổn định và chứa
nhiều nhóm nhiễm sắc thể, chịu trách nhiệm cho các đặc tính huỳnh quang của protein
này. Chúng được gắn vào cấu trúc protein xung quanh thông qua liên kết ba liên quan
đến dư lượng cysteine. Các nhóm Chromophore được xây dựng từ vịng tetrapyrrole
tuyến tính hoặc mở và có cấu trúc liên quan đến sắc tố biliverdin. Bốn loại nhiễm sắc thể
chính có trong tảo và các loài vi khuẩn lam là phycocyanobilin (PCB), phycoerythrobilin
(PEB), phycocurobilin (PUB) và crypto violin, trong khi phycocyanin chỉ chứa
phycocyanobilin. Các phycobiliprotein chính có trong tảo Spirulina platensis​ là
phycocyanin

và

allophycocyanin

được

tạo

thành

từ các

tiểu

đơn

vị α​ và ​p​ polypeptide khác nhau.
Phycocyanin thường được sử dụng làm thuốc nhuộm tự nhiên trong thực phẩm và
mỹ phẩm và thay thế thuốc nhuộm tổng hợp. Phycocyanin có đặc tính chống oxy hóa,
chống viêm, bảo vệ gan và nó khơng độc hại, khơng gây ung thư ​(Romay, 2000)​. Ứng
dụng chính của phycocyanin là chất đánh dấu huỳnh quang của tế bào và đại phân tử
trong nghiên cứu y sinh và kỹ thuật huỳnh quang có độ nhạy cao ​(Glazer, 1994)​. Do đặc
tính của chúng, phycocyanin đã được sử dụng trong nhiều thử nghiệm miễn dịch và làm
9


nhãn huỳnh quang để phân loại tế bào, ngoài ra, do độ hấp thụ mol của phycocyanin và
các phycobiliprotein khác ở bước sóng khả kiến, chúng là các dấu hiệu thuận tiện trong
các ứng dụng như điện di gel, tập trung đẳng điện và sắc ký lọc gel. Phycocyanin cũng có
thể được sử dụng để phát hiện nhiều tế bào u ngun bào. Ngồi ra, nó được sử dụng như
một tác nhân trị liệu tiềm năng trong bệnh gây ra stress oxy hóa ​(Bhat and Madyastha,
2000)​.

1.3 CƠ CHẾ SINH TỔNG HỢP PHYCOCYANIN
Hai gen cpcA và cpcB, nằm trong operon cpc và được dịch từ cùng một bản phiên
mã mRNA, mã hóa cho chuỗi phycocyanin α và chuỗi phycocyanin β ​(Jinjie Liu and
Xuecheng Zhang, 2005)​. Các yếu tố bổ sung như protein liên kết và enzyme liên quan
đến tổng hợp phycobilin và phycobiliprotein thường được mã hóa bởi các gen trong các
cụm gen liền kề và operon cpc của Spirulina platensis cũng mã hóa protein liên kết hỗ trợ
trong q trình lắp ráp phức hợp phycocyanin (Guan và cs., 2007)​.
Phycocyanobilin được tổng hợp từ heme và đưa vào protein apo phycocyanin

bằng ba loại enzyme ​(Tooley và cs., 2001)​. Heme cyclic được oxy hóa thành Biliverdin
IXa bởi theme oxydase và tiếp tục chuyển đổi thành 3Z-phycocyanobilin, đồng phân
phycocyanobilin chiếm ưu thế, bởi 3Z-phycocyanobilin: ferredoxin oxidoreductase. Việc
đưa 3Z-phycocyanobilin vào protein apo phycocyanin thông qua sự hình thành liên kết
ba được xúc tác bởi phycocyanobilin lyase (Eriksen, 2008)​.
Các trình tự khởi động và nhiều yếu tố phản ứng trong operon cpc cho phép vi
khuẩn lam và tảo đỏ điều chỉnh biểu hiện của nó để đáp ứng với nhiều điều kiện môi
trường. Biểu hiện của gen cpcA và cpcB được điều chỉnh bằng ánh sáng. Cường độ ánh
sáng thấp kích thích tổng hợp phycocyanin và các sắc tố khác, trong khi tổng hợp sắc tố
bị ức chế ở cường độ ánh sáng cao ​(Jenni K. Sloth, 2005)​. Nhiệt độ cũng đã được chứng
minh là ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp, với nồng độ sắc tố cụ thể cho thấy tối đa rõ
ràng ở 36°C trong ​Arthronema phium,​ một loại vi khuẩn lam có hàm lượng phycocyanin
và Allphycocyanin đặc biệt cao ​(Chaneva và cs., 2007)​. Nitơ và sắt cũng hạn chế gây ra
sự thoái biến phycobiliprotein. Các nguồn carbon hữu cơ kích thích tổng hợp
phycocyanin trong ​Anabaena spp​. nhưng dường như khơng có hiệu quả tác dụng đến
Spirulina platensis​ ​(Narayan và cs., 2005)​.

10


1.4 VAI TRÒ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐẾN SỰ TÍCH LŨY
PHYCOCYANIN Ở TẢO SPIRULINA PLATENSIS
Spirulina platensis là vi sinh vật quang tự dưỡng bắt buộc, chúng không thể sống
trong điều kiện khơng có ánh sáng vì ánh sáng là yếu tố cần thiết cho tảo quang hợp và
phát triển. Số lượng và chất lượng ánh sáng xác định lượng năng lượng hữu dụng cho các
sinh vật quang hợp tiến hành các hoạt động trao đổi chất của chúng (Latasa, 1995). Ánh
sáng có thể có cả tác động tích cực và tiêu cực đến vi tảo, ví dụ ánh sáng là nguồn năng
lực chính thúc đẩy tất cả các q trình sinh hóa, tuy nhiên cũng có thể gây ra nhưng cũng
có thể gây tổn thương tế bào với cường độ q cao. Để sống sót trong các hồn cảnh khác
nhau của điều kiện ánh sáng bão hòa và q bão hịa, các sinh vật quang hợp trong đó có

tảo chứa các sắc tố với vai trị riêng biệt: thu hoạch ánh sáng và bảo vệ (Mulders, 2014)​.
Nhiều nghiên cứu với vi tảo của các nhóm khác nhau cho thấy các sắc tố, axit béo
khơng bão hịa, carbohydrate và hàm lượng protein đều thay đổi để đáp ứng với cường độ
ánh sáng tăng hoặc giảm ​(Renaud và cs., 1991; Ma và cs., 1997; Brown và Hohmann,
2002)​. Mặt khác, sự tán xạ và hấp thụ ánh sáng của các loài tảo có thể tương quan với cấu
trúc và sự phát triển của các sinh vật này. Sự thay đổi trong chế độ sáng : tối tạo ra sự
thay đổi trong thành phần tế bào như hàm lượng và tỉ lệ protein, carbohydrate và lipid
(Tzovenis và cs., 1997)​. Chính vì vậy cường độ ánh sáng, thời gian chiếu sáng và phổ
ánh sáng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tích lũy phycocyanin từ tảo ​Spirulina
platensis.​
Theo nhiều nghiên cứu, cường độ ánh sáng đóng vai trị quan trọng trong việc
kiểm sốt tích tụ sắc tố trong tế bào vi khuẩn lam, làm thay đổi hàm lượng các phân tử
liên quan đến ánh sáng trong hệ thống quang hợp ​(Xie và cs., 2015)​. Một mối tương quan
nghịch đã được chứng minh giữa hàm lượng chất diệp lục trên mỗi tế bào và cường độ
ánh sáng ở các lồi tảo lục. Ni cấy vi tảo dưới cường độ ánh sáng cao chứa hàm lượng
chất diệp lục sinh khối thấp hơn trong khi nuôi cấy trong cường độ ánh sáng yếu khiến
hàm lượng diệp lục cao hơn. Tuy nhiên việc sản xuất tích lũy phycocyanin trong tảo
Spirulina platensis ​cũng được tăng cường bởi cường độ ánh sáng cao do cường độ cao
thúc đẩy sự gia tăng sinh khối hơn (Begum và cs., 2016). Bên cạnh đó chế độ sáng : tối
cũng có ảnh hưởng lớn. Sự cần thiết của pha tối được giải thích là do q trình quang hợp

11


bị chi phối bởi hai phản ứng, pha quang hóa phụ thuộc vào ánh sáng và pha khác, pha tối
sinh hóa độc lập với ánh sáng. Các hợp chất được tạo ra trong pha phụ thuộc ánh sáng
(ATP, NADPH) được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các phân tử trao đổi chất cần
thiết cho sự tăng trưởng ​(Ugwu và cs., 2007)​. Ngồi ra, đã có báo cáo rằng một số
enzyme của chu kỳ quang hợp và sự phân hủy khơng hoạt động trong q trình chiếu
sáng ​(Bouterfas và cs., 2006; Ugwu và cs., 2007)​.

Sản xuất sinh khối ở nhiều vi tảo tăng lên trong điều kiện ánh sáng cao, đó là phản
ứng mong đợi đối với ánh sáng cao thường gây ra sự gia tăng sinh sản cho đến khi quan
sát thấy cường độ điểm bão hòa, và sau đó quang hóa được nhìn thấy, làm hạn chế sản
xuất sinh khối hơn nữa. Hiệu ứng này được gây ra bởi phản ứng quang hóa bên trong tế
bào vì ánh sáng dư thừa không thể được hấp thụ vào bộ máy quang hợp. Các loài vi tảo
khác nhau phản ứng khác nhau với cường độ ánh sáng và chu kỳ quang ​(Danesi và cs.,
2004; Guan và cs., 2007; Harrison và cs., 1990; Ma và cs., 1997)​. Để tăng cường tính khả
thi về kinh tế, việc chọn thời gian sáng tối thích hợp là rất quan trọng để giảm chi phí
cung cấp năng lượng ánh sáng. Ngồi ra trong phạm vi bão hòa ánh sáng, phổ ánh sáng
đã được chứng minh rằng có ảnh hưởng trực tiếp đến các vi sinh vật trong đó có vi tảo
Spirulina platensis​. Bên cạnh đó q trình thích nghi màu sắc của ánh sáng cho phép vi
khuẩn lam thay đổi sắc tố quang hợp của chúng dẫn đến đặc tính hấp thụ quang được
thay đổi phù hợp theo sự sẵn có của ánh sáng trong các mơi trường khác nhau. Đèn LED
có các bước sóng khác nhau cung cấp các năng lượng khác nhau và do đó có thể tăng
cường tích lũy phycocyanin trong tế bào.

1.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ VI TẢO SPIRULINA ​VÀ PHYCOCYANIN
1.5.1 Một số nghiên cứu trên thế giới
Spirulina đ​ ã được con người sử dụng để làm nguồn thức ăn từ lâu, tuy nhiên cho
đến những năm 60 của thế kỷ 20 nó mới được các nhà khoa học biết đến và sử dụng rộng
rãi hơn trên toàn thế giới. Giáo sư Clenment được biết đến như là người đặt nền móng
cho việc ni tảo ​Spirulina trong quy mơ công nghiệp vào năm 1963 ​(Fao, 2008)​. Và từ
đây phycocyanin bắt đầu được biết đến. Các nghiên cứu về đặc tính, điều kiện của mơi
trường của tảo ​Spirulina ​để tác động lên quá trình sinh trưởng, phát triển và tổng hợp tích
lũy phycocyanin cũng như ứng dụng của nó nhằm phục vụ những mục đích khác nhau
12


của con người. Ngày càng nhiều nghiên cứu việc tối ưu hóa mơi trường dinh dưỡng, điều
kiện sinh trưởng của ​Spirulina được thực hiện nhằm tạo môi trường thuận lợi cho sự tích

lũy phycocyanin ở tảo. Trong đó cũng tiến hành nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của ánh
sáng lên sự tích lũy phycocyanin ở tảo Spirulina.
Các cơng trình nghiên cứu về ánh sáng có sự liên quan đến việc tích lũy
phycocyanin ở tảo Spirulina được tiến hành bởi T. Sudhakar Babu, Ashok Kumar, Ajit K.
Varma (1991). Mở đầu cho hướng nghiên cứu này, đề tài: “Effect of Light Quality on
Phycobilisome Components of the Cyanobacterium Spirulina platensis” đã chỉ ra rằng
ảnh hưởng của ánh sáng xanh tăng cường sự tổng hợp của nhiễm sắc thể ​phycobiliviolin
dẫn đến sự tích lũy phycocyanin có trong tế bào tảo, trong khi ánh sáng trắng và ánh sáng
đỏ khơng có tác dụng (Babu và cs., 1991)​.
Vào năm 1995 các tác giả Takano H, Arai T, Hirano M, và Matsunaga T với đề tài :
“​Effects of intensity and quality of light on phycocyanin production by a marine
cyanobacterium ​Synechococcus sp​. NKBG 042902​”. Trong nghiên cứu này đã chỉ ra rằng
các lồi vi khuẩn lam trong đó bao gồm tảo ​Spirulina ​có thể gia tăng lượng sinh khối

cũng như hàm lượng phycocyanin bằng cường độ và chất lượng ánh sáng. ​Khi vi khuẩn
lam được nuôi cấy dưới ánh sáng 25 µmol m −2​
​ s -1​ ​sử dụng một bóng đèn huỳnh quang
trắng, nội dung phycocyanin là cao nhất, và phycocyanin và sinh khối năng suất là 21
mg/L/ngày và 100 mg/L/ngày tương ứng. Ánh sáng đỏ rất cần thiết cho việc sản xuất
phycocyanin bởi cyanobacterium này. Phycocyanin và sản xuất sinh khối được thực hiện
bởi nuôi cấy vi khuẩn lam chỉ phát triển dưới ánh sáng đỏ (bước sóng cực đại ở 660nm)
được cung cấp từ điốt phát sáng (LED). Sản lượng phycocyanin và sinh khối tối đa là 24
mg/L/ngày và 130 mg/L/ngày khi cường độ ánh sáng của đèn LED là 55 µmol m −2​
​ s -1​
(Takano và cs., 1995)
Nghiên cứu mang tên: “​Effects of using light-emitting diodes on the cultivation
of ​Spirulina platensis​” được thực hiện bởi Ching-Yu Wang và cs (2007) chỉ ra rằng đèn
LED màu đỏ thể hiện tốc độ tăng trưởng cụ thể cao nhất là 0,40/ngày trong điều kiện
3000 μmol ​m −2​
​ s -1​​ . Đèn LED màu xanh cho thấy hiệu quả thấp nhất trong việc chuyển

đổi photon thành sinh khối. Do đó, một mơ hình Monod được sửa đổi đã được đề xuất để
phù hợp với tốc độ tăng trưởng cụ thể của S. platensis t​ ừ các nguồn ánh sáng khác
nhau. Ngưỡng cường độ ánh sáng cho sự tăng trưởng quang tự động tối thiểu cũng được
13


xác định. Khi so sánh hiệu quả kinh tế của năng lượng với sinh khối, việc sử dụng đèn
LED màu đỏ mang lại hiệu quả cao nhất cho nuôi cấy quang tự động ​(Chih-Yu Wang và
cs., 2007)​. Mặc khác nghiên cứu của Hua-Bing Chen và cs (2010) tiếp tục cho kết quả
rằng ​đèn LED màu đỏ là tốt nhất cho sự phát triển của tảo. Mặt khác, ánh sáng vàng cho
tốc độ sản xuất chlorophyl cụ thể tốt nhất với cường độ ánh sáng là 750 hoặc
1500 mol ​m −2​
​ s -1​ ​và ánh sáng xanh mang lại tỷ lệ sản xuất cụ thể tốt nhất (đối với
Chlorophyl và phycocyanin) ở mức 3000 μmol ​m −2​
​ s -1​​ . Từ kết quả mơ hình, người ta
thấy rằng, ở cường độ ánh sáng cao hơn, tốc độ sản xuất Chlorophyl cụ thể cao hơn kèm
theo sinh khối S. platensis​ cao hơn. Tuy nhiên, đối với sản xuất phycocyanin, sinh khối
cao hơn dẫn đến tỷ lệ sản xuất phycocyanin cụ thể thấp hơn. Ngoại lệ duy nhất là việc sử
dụng ánh sáng xanh, cho thấy hiệu ứng tích cực đối với cả tốc độ sản xuất của
Chlorophyl và phycocyanin dưới cường độ ánh sáng cao hơn (Chen và cs., 2010)​.
Đặc biệt vào những năm trở lại đây việc nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng đến sự
tích lũy phycocyanin ở tảo ​Spirulina được nghiên cứu nhiều hơn. Chẳng hạn nghiên cứu
của Sang-Hyo Lee và cs (2016) tối đa hàm lượng và độ tinh khiết của phycocyanin thu
được từ tảo ​Spirulina platensis b​ ằng cách sử dụng các đèn LED màu đỏ và màu xanh

lam. Trong giai đoạn đầu tiên ​Spirulina đ​ ược nuôi cấy kết hợp của đèn LED đỏ và xanh
lam để đạt được tốc độ tăng trưởng nhanh cho đến khi đạt được OD là 1,4 ở bước sóng
680nm. Tiếp theo, đèn LED màu xanh được sử dụng để tăng cường nồng độ và độ tinh
khiết của phycocyanin có trong tảo. Hai tuần sau khi nuôi ở giai đoạn này thì hàm lượng
phycocyanin mang lại là 1,28 mg/ml và độ tinh khiết là 2,7 ( OD620 /OD280 ) ​(Sang-Hyo

Lee và cs., 2016)​. Một năm sau đó, nhóm nghiên cứu đến từ Ấn Độ bao gồm Manisha
Bhanudas Bachchhav và cs (2017) ​đèn LED đỏ tạo ra lượng sinh khối tối đa (8.95 g/l).
Đối với ni cấy có đèn LED hàm lượng phycocyanin nằm trong khoảng 103 – 242 mg/g
sinh khối khô (Bachchhav và cs., 2017)​.
Vào năm 2018 một nghiên cứu tên: “​Combining light strategies with recycled
medium to enhance the economic feasibility of phycocyanin production with Spirulina
platensis” của nhóm tác giả ​Shih-Hsin Ho, Jing-Fu Liao, Chun-Yen Chen, Jo-Shu Chang
nguồn chiếu sáng liên tục (60:0) khiến tốc độ sinh trưởng của tảo cao hơn kéo theo sự gia
tăng về sinh khối (855 mg/L/d) so với các điều kiện chu kỳ ánh sáng còn lại. Mặc dù hàm
lượng CPC cao nhất xuất hiện ở tần số sáng:tối là 60:0, nhưng hàm lượng phycocyanin
14