1. Trang Chủ
  2. Ngư nghiệp
  3. Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm

Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm

Bài viết Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm được tiến hành nhằm xác định môi trường tốt nhất để nuôi trồng tảo Scenedesmus với mục đích giữ giống, nghiên cứu loại tảo này trong phòng thí nghiệm và phục vụ cho việc kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm Biogas, hướng đến giá trị kinh tế của chất thải sau hầm. Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018 KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG NHÂN TẠO THÍCH HỢP CHO VI TẢO SCENED

Thể loại Tài liệu miễn phí Ngư nghiệp

Số trang 7

Ngày tạo 4/10/2023 5:02:47 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.41 M

Tên tệp

Tải Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018 KHẢO SÁT MÔI TRƯỜNG TĂNG TRƯỞNG NHÂN TẠO THÍCH HỢP CHO VI TẢO SCENEDESMUS SP. TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM Bùi Thị Yến Ngọc, Trần Thị Ngọc Mai Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TP. HCM *Email: ntvha@hcmunre.edu.vn TÓM TẮT Đề tài: “Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo scenedesmus sp. Trong phòng thí nghiệm”, được tiến hành nhằm xác định môi trường tốt nhất để nuôi trồng tảo Scenedesmus với mục đích giữ giống, nghiên cứu loại tảo này trong phòng thí nghiệm và phục vụ cho việc kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm Biogas, hướng đến giá trị kinh tế của chất thải sau hầm. Thí nghiệm được tiến hành trong hai môi trường BG-11 và Jaworski. Qua quá trình theo dõi thí nghiệm trong 15 ngày chúng tôi thấy ở môi trường Jaworski cho mật độ thấp hơn so với môi trường BG-11, sự gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, trong 5 ngày đầu tiên tảo ở giai đoạn thích ứng, 5 ngày tiếp theo mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng của hàm số mũ, sau đó mật độ giảm ứng với pha tàn lụi. Mật độ cao nhất ứng với các môi trường BG-11 và JM lần lượt là 5.200.000 tế bào/ml và 4.875.000 tế bào/ml. Số lượng tảo trong môi trường BG-11 tăng nhanh ở những ngày giữa chu kỳ tăng cao nhất ở ngày thứ 11 với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng trung bình là 412.083±235.625 tế bào/ ngày. Với môi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 379.167± 313.889 tế bào/ ngày và đạt cao nhất vào ngày thứ 12 là 1.250.000 tế bào/ngày. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tảo là sinh vật sản xuất đóng vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái thủy vực. Chúng là nguồn thức ăn có chất lượng dinh dưỡng cao và số lượng dồi dào. Đăc biệt những loài có kích thước nhỏ bé mà người ta thường gọi là vi tảo vì chúng là thức ăn không thể thay thế của các loài ấu trùng vốn có kích thước miệng rất nhỏ. Ngoài ra, giá trị của tảo không chỉ thể hiện qua việc tảo có khả năng xử lý nước thải mà nó còn thể hiện ở khả năng có thể chiết tách dầu từ tảo. Tảo sản xuất dầu ngay trong tế bào khi quang hợp với thành phần dầu lên đến 80 % khối lượng khô. Theo tiêu chuẩn đánh giá của ASTM (American Society for Testing Material), dầu từ tảo có thuộc tính tương tự các loại dầu thô tiêu chuẩn nhưng an toàn hơn nhờ nhiệt độ phát cháy cao hơn, ít độc hại, không gây hiệu ứng nhà kính, có thể sử dụng trực tiếp cho động cơ diesel hoặc pha trộn với các loại dầu có nguồn gốc khác theo tỷ lệ khác nhau. Dầu tảo là một loại nhiên liệu sinh học đầy triển vọng trong tương lai, nó có thể thay thế cho các loại nhiên liệu hóa thạch, góp phần bảo vệ môi trường. Qua nhiều khảo sát đánh giá cho thấy vi tảo là vi sinh vật tiềm năng để sản xuất chất béo nguyên liệu do chúng có khả năng quang hợp mạnh, phát triển nhanh kể cả trong những điều kiện khắc nghiệt mà các loại cây trồng không thể chịu được. Chúng có thể tận dụng nitrogen và phospho trong nước thải của nông nghiệp, công nghiệp và cả nước thải đô thị, có khả năng hấp thụ CO2 sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu (Zhou, Ge et al., 2013). Đặc biệt là khả năng cho thu hoạch rất nhanh chỉ từ 7-10 ngày (Mata, Martins et al., 2010) và lượng chất béo tích lũy khá cao. 93
  2. The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Vì vậy, việc tìm ra môi trường nhân tạo giúp nhân nhanh sinh khối tảo Scenedesmus để phục vụ cho mục đích trên là rất cần thiết. Do đó đề tài “Khảo sát môi trường tăng trưởng nhân tạo thích hợp cho vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm” được thực hiện. Từ đó, có thể tìm ra được điều kiện nuôi cấy phù hợp nhằm thu được lượng chất béo nhiều nhất phục vụ cho việc sản xuất biodiesel. Đây là một hướng đi mới mang lại tiềm năng phát triển bền vững kinh tế xã hội khi vừa giải quyết được các vấn đề môi trường cũng như vấn đề thiếu hụt năng lượng. 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1. Đối tƣợng Đối tượng nghiên cứu của đề tài được kế thừa từ kết quả nghiên cứu luận văn của khóa 01 (niên khóa 2012 - 2016). Sau đó, giống tảo thuần Scenedesmus đã được phân lập và nuôi giữ tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh. Tảo sau khi phân lập đã được đem đi định danh tại Công ty dịch vụ và thương mại Nam Khoa. Định danh bằng phương pháp giải trình tự gen 18sRNA và tra cứu trên BLAST SEARCH. Môi trường nuôi cấy vi tảo bao gồm BG-11 và Jaworski. 2.2. Phƣơng pháp thực hiện 2.2.1. Phương pháp bảo quản giống vi tảo Vi tảo được bảo quản ở môi trường lỏng và lưu trữ trong tủ lạnh suốt quá trình sử dụng. 2.2.2. Phương pháp nhân giống vi tảo Tiến hành nhân giống vi tảo Scenedesmus trong môi trường dinh dưỡng từ thể tích nhỏ (ống nghiệm 20 mL) sang thể tích lớn hơn (erlen 500 mL). Khu vực nhân giống được bố trí đèn chiếu sáng 800 - 1500 Lux và sục khí liên tục, nhiệt độ được khống chế từ 27 - 32 oC. Trong quá trình nhân giống cần theo dõi mật độ vi tảo. 2.2.3. Phương pháp nuôi trồng vi tảo Vi tảo Scenedesmus được nuôi trên 2 môi trường dinh dưỡng nhân tạo: BG-11 và Jaworski trong 15 ngày. Theo dõi tốc độ tăng trưởng và tìm ra môi trường tối ưu để nuôi sinh khối vi tảo. Tiến hành nuôi vi tảo trong các erlen dung tích 500 ml, với mật độ tảo ban đầu lần lượt là 300000 tế bào/ml, lặp lại 3 lần. Lắp đèn chiếu sáng với cường độ 800 - 1500 Lux và sục khí liên tục. Kiểm tra mật độ tế bào tảo hằng ngày. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát tốc độ tăng trƣởng và điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus trong môi trƣờng thử nghiệm 3.1.1. Diễn biến nồng độ Chlorophyll a trong thí nghiệm nuôi tảo trong 15 ngày Dựa vào đồ thị ở Hình 3.1, ta thấy diễn biến nồng độ Chlorophyll a ở thí nghiệm nuôi như sau: Cả hai môi trường BG-11 và JM, có nồng chlorophyll a tăng đều từ ngày 0 cho đến ngày 12 trong chu kì nuôi, sau đó có xu hướng giảm dần từ ngày thứ 13. Ngày đầu tiên ở môi trường BG-11 đạt 136,05 µg/L tăng đến ngày thứ 12 chlorophyll a đạt 561,603 µg/L. Môi trường JM có nồng đồ chlorophyll a thấp hơn so với môi trường BG-11, chỉ đạt 106,44 µg/L vào ngày 0 tăng đến ngày thứ 94
  3. Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018 12 chlorophyll a đạt 490,2 5µg/L. Có thể thấy rằng, với mật độ ban đầu là 300.000 tế bào/ml, các điều kiện pH, nhiệt độ, ánh sáng,… được duy trì ở mức ổn định; tiến hành bổ sung dinh dưỡng, sục khí CO2 đầy đủ, thì vi tảo Scenedesmus sẽ sinh trưởng và phát triển tốt, quá trình quang hợp, hấp thụ và sử dụng ánh sáng hiệu quả đã làm cho nồng độ chlorophyll a ổn định trong suốt chu kì nuôi và ít bị biến động. Hình 3.1. Diễn biến nồng độ Chlorophyll a (µg/L) theo ngày trong hai môi trường dinh dưỡng nuôi thí nghiệm. 3.2. Khảo sát tốc độ tăng trƣởng và điều kiện nuôi cho vi tảo scenedesmus trong các môi trƣờng dinh dƣỡng nhân tạo 3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của tảo a. Độ pH Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn biến động của độ pH trong hai môi trường thử nghiệm. pH trong bể nuôi vi tảo có sự thay đổi không lớn trong suốt quá trình thí nghiệm, biến động pH vừa phản ánh mật độ tế bào, vừa cho thấy lượng NO3-, CO2 được hấp thu ít hay nhiều. Ngoài ra sự phát triển nhanh chóng của vi tảo với mật độ cao sẽ có liên hệ mật thiết với dinh dưỡng, khi hàm lượng dinh dưỡng không đáp ứng đủ, quần thể xuất hiện tảo chết làm năng lượng CO2 tăng dẫn đến pH giảm. Nhưng khi mật độ tảo được duy trì ở mức vừa phải, tạo được sự cân bằng hệ đệm trong nước làm pH ít thay đổi và ổn định. 95
  4. The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 b. Nhiệt độ Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn biến động của nhiệt độ trong hai môi trường thử nghiệm. Trong suốt quá trình thí nghiệm, nhiệt độ không có sự biến động lớn, nhiệt độ trung bình ở môi trường BG-11 là 31.5±0,65 và mẻ 2 là 31.4±0,6. Theo Quyang Hu và Milton (2004) trích bởi Đào (2007), cho rằng Scenedesmus có thể chịu được khoảng nhiệt độ rộng cho sự tăng trưởng là từ 15- 42 oC với nhiệt độ tối ưu là 30- 35 oC. Trong đó, khoảng nhiệt độ nuôi của môi trường BG-11 (29,7- 33,2) và môi trường JM (29,5-33,1), nhìn chung đều nằm trong khoảng nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của vi tảo Scenedesmus dimorphus. Kết quả nhiệt độ thí nghiệm cũng tương đương so với công trình nghiên cứu của Shih - Hsin Ho và cộng sự, nhiệt độ duy trì ở khoảng 28 oC hoặc kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Thanh Hòa (2007), nhiệt độ ở khoảng từ 28-31 oC hoặc kết quả nghiên cứu luận văn của Đào Nguyễn Khánh Linh (2016), nhiệt độ nằm trong khoảng từ 27,2-31,4 oC. Tuy nhiên, nhiệt độ trong nghiên cứu của Jong - il Choi và cộng sự chỉ ở 20 oC, thấp hơn nhiệt độ trong thí nghiệm. Nhiệt độ thấp hơn 15 oC có thể làm chậm tốc độ sinh trưởng và nhiệt độ cao hơn 42 oC sẽ gây chết tế bào tảo (Quyang Hu và Milton, 2004). c. Cường độ chiếu sáng Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn biến động của cường độ ánh sáng trong hai môi trường thử nghiệm. 96
  5. Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018 Trong thời gian thí nghiệm cường độ ánh sáng thay đổi liên tục vì có những ngày mưa xen những ngày nắng. Đèn được bật chiếu sáng liên tục 24 h và bể nuôi được che chắn bằng giấy bạc để tránh thất thoát ánh sáng vào những ngày có mưa và vào buổi tối; những ngày nắng gắt thì vẫn bật đèn nhưng sẽ mở giấy bạc để duy trì cường độ chiếu sáng phù hợp. Cường độ ánh sáng trung bình ở môi trường BG-11 là 940,6 ±31,9 lux và môi trường JM là 877,6 ± 65,03 lux. Nhìn chung, cường độ ánh sáng trong suốt thời gian thí nghiệm thích hợp cho sự phát triển của vi tảo Scenedesmus. Theo Riko Rinaldi et al. (2015) để tránh hiện tượng ức chế ở Scenedesmus dimorphus thì nguồn sáng phải dưới 50 µmol.m-2.s-1 (2600 lux) và ánh sáng tối thiểu là 11 µmol.m-2.s-1 (600 lux) (Doughpen Dittamart et al, 2014). Kết quả thí nghiệm tương với nghiên cứu của Riko Rinaldi et al. 3.2.2. Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus trong các môi trường dinh dưỡng nhân tạo Tảo Scenedesmus được bố trí trong các môi trường khác nhau với mật độ tế bào ban đầu là như nhau (300.000 tế bào/mL). Theo dõi mật độ vi tảo để xác định thời gian thích hợp thu hoạch vi tảo và bắt đầu mẻ mới. Ở thời điểm vi tảo phát triển với mật độ cao nhất cũng chính là cuối pha tăng trưởng và chuẩn bị vào pha tăng trưởng chậm rồi suy tàn. Đây cũng là lúc dinh dưỡng trong tế bào vi tảo cao nhất. Sau 15 ngày thí nghiệm diễn biến mật độ tế bào vi tảo trong các môi trường nuôi được thể hiện trong Hình 3.5. Hình 3.5. Diễn biến mật độ tế bào vi tảo Scenedesmus trong hai môi trường thí nghiệm. Hình 3.6. Diễn biến tốc độ tăng trưởng trên hai môi trường dinh dưỡng nuôi thử nghiệm. 97
  6. The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Qua đồ thị 3.5 ta thấy ở môi trường Jaworski cho mật độ thấp hơn so với môi tường BG-11, sự gia tăng mật độ tương đối theo quy luật chung, trong 5 ngày đầu tiên tảo ở giai đoạn thích ứng, 5 ngày tiếp theo mật độ tăng lên nhanh ứng với pha tăng trưởng của hàm số mũ, sau đó mật độ giảm ứng với pha tàn lụi. Mật độ cao nhất ứng với các môi trường BG-11 và JM lần lượt là 5.200.000 tế bào/ml và 4.875.000 tế bào/ml. Hình 3.6 cho thấy số lượng tảo trong môi trường BG-11 tăng nhanh ở những ngày giữa chu kỳ tăng cao nhất ở ngày thứ 1 với 1.100.000 tế bào/ngày, tốc độ tăng trưởng trung bình là 412.083±235.625 tế bào/ ngày. Với môi trường JM tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 379.167± 313.889 tế bào/ ngày và đạt tốc độ tăng trưởng cao nhất vào ngày thứ 12 là 1.250.000 tế bào/ngày. Theo dõi vi tảo Scenedesmus trong 15 ngày chúng tôi nhận thấy ngày vi tảo đạt mật độ cao nhất vào ngày thứ 12. Trong khi ở thí nghiệm của Hòa (2007) thì một chu kì của vi tảo Scenedesmus kéo dài khoảng 9 ngày, ngày đạt mật độ cao nhất vào ngày thứ 4-5 trong chu kì. Chu kỳ và thời điểm cực đạt của hai thí nghiệm khác nhau có thể do môi trường nuôi cấy khác nhau. Theo Kiệt (2007) chu kỳ của Chlorella khoảng 10 ngày khi nuôi trong bình tam giác 500 ml. 4. KẾT LUẬN Vi tảo Scenedesmus sinh trưởng và phát triển tốt ở 2 môi trường dinh dưỡng nhân tạo BG-11 và JM trong 12 ngày và mật độ đạt cực đại vào ngày 12 với mức độ bố trí ban đầu từ 300.000 tế bào/mL. Môi trường dinh dưỡng Jaworski cho mật độ thấp và màu ít xanh hơn so với vi tảo sinh trưởng trong môi trường BG-11. Do đó, môi trường nuôi cấy vi tảo Scenedesmus phù hợp là BG-11. REFERENCES 1. Đặng Thị Thanh Hòa, Trần Thị Mỹ Xuyên - “Phân lập và tìm hiểu sự tăng trưởng của Scenedesmus (Chlorophyll a) trong một số môi trường”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp. vol. 16, pp. 146-150, 2007. 2. Đặng Hoàng Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền (1999) - Công nghệ sinh học vi tảo. Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia. 3. Cao Tuấn Kiệt (2007) - Thử nghiệm nuôi sinh khối chlorella sp. trong môi trường nước ngọt. Luận văn tốt nghiệp. Khoa thủy sản. Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM. 4. Trần Thị Hoàng Đào (2007) - Bước đầu phân lập, khảo sát ảnh hưởng môi trường và mật độ nuôi cấy lên sự tăng trưởng Scenedesmus. Luận văn tốt nghiệp. Khoa thủy sản. Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM. 5. Lê Văn Cát và ctv - Nước nuôi thủy sản chất lượng và giải pháp cải thiện chất lượng nước. Nxb. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2006. 98
  7. Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 4 - SEMREGG 2018 INVESTIGATION OF ARTIFICIAL GROWTH MEDIUM SUITABLE FOR SCENEDESMUS SP. IN THE LABORATORY Bui Thi Yen Ngoc, Tran Thi Ngoc Mai HCMC University of Natural Resources and Environment Email: ntvha@hcmunre.edu.vn ABSTRACT Topics: "Investigation of artificial growth medium suitable for Scenedesmus sp. in the laboratory", the aim was to determine the best environment for growing Scenedesmus algae for the purpose of breeding, researching this algae in the laboratory and for the combined treatment of animal waste water. The experiment was conducted in two BG-11 and Jaworski medium. During the 15 day follow- up period, we found that in Jaworski medium for lower density than BG-11 medium, the first 5 days of algal adaptive phase, the next 5 days the density increases rapidly with the growth phase, then the density decreases with the decay phase. The highest desity of BG-11 and JM mediums was 5,200,000 cells / ml and 4,875,000 cells / ml respectively. The number of algal in BG-11 increased rapidly in the midst of the 11th day, with 1,100,000 cells / day, an average growth of 412,083 ± 235,625 cells / day. JM medium growth reached 379,167 ± 313,889 cells / day and reached the highest on the 12th day is 1,250,000 cells / day. Keywords: artificial growth, microalgae, scenedesmus sp. 99
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng