Vi tảo được sử dụng như nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng trong nhiều năm nay. Trong đó, loài vi tảo được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi nhất là vi khuẩn lam Spirulina. Bài viết trình bày khảo sát sinh trưởng và phát triển của chủng vi khuẩn lam Spirulina platensis BM trong điều kiện phòng thí nghiệm.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Khảo sát sinh trưởng và phát triển của chủng vi khuẩn lam Spirulina platensis BM trong điều kiện phòng thí nghiệm
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
KHẢO SÁT SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN
CỦA CHỦNG VI KHUẨN LAM SPIRULINA PLATENSIS BM
TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM
Lê Thị Ngọc Quỳnh1, Cao Thị Huệ1,
Nguyễn Thị Lan Hương1, Nguyễn Thị Kim Cúc1, Đặng Diễm Hồng1,2
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: ngocquynhle@tlu.edu.vn
2
Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
1. GIỚI THIỆU CHUNG dưới điều kiện nhiệt độ 25oC, cường độ ánh
sáng 2.200 lux và quang chu kỳ sáng: tối là
Vi tảo được sử dụng như nguồn thực phẩm
12: 12 giờ. Các bình tảo được ,nuôi tĩnh và
giàu dinh dưỡng trong nhiều năm nay. Trong
lắc bằng tay 3 lần/ngày. Mẫu được lấy 2
đó, loài vi tảo được nghiên cứu, ứng dụng
ngày/lần để xác định sinh trưởng của tảo.
rộng rãi nhất là vi khuẩn lam Spirulina. Vi
khuẩn lam Spirulina sp. chứa nhiều thành Xác định sinh trưởng
phần có giá trị cao như protein, vitamin, các
khoáng đa và vi lượng, các axit béo không bão Sinh trưởng của chủng tảo BM được xác
hòa đa nối đôi (PUFAs) và các sắc tố như định thông qua đo mật độ quang hấp thụ ở
beta-carotene, chlorophyll và phycocyanin có bước sóng 556 nm bằng máy quang phổ
tác dụng chống oxi hóa và điều trị ung thư [2]. Biospectrometer basic (eppendorft, Đức). pH
Thành phần dinh dưỡng và thành phần của môi trường dịch nuôi được kiểm tra bằng
sinh hóa của vi tảo phụ thuộc rất nhiều vào máy đo pH Mettler Toledo (Mỹ), tần suất đo
điều kiện nuôi trồng như ánh sáng, nhiệt độ, là 2 ngày/lần. Tốc độ sinh trưởng đặc trưng
môi trường nuôi… cũng như đặc điểm di được xác định theo công thức:
truyền của từng chủng [2]. µ = (lnN1 - lnN0) / (t1 - t0)
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh Trong đó: µ - tốc độ sinh trưởng đặc trưng
giá sự tăng trưởng và hàm lượng các thành có đơn vị (/ngày); N1 - giá trị OD556nm tại thời
phần dinh dưỡng có giá trị có mặt trong sinh điểm t1; N0 - giá trị OD556nm tại thời điểm t0.
khối chủng Spirulina platensis BM nuôi Xác định hàm lượng chlorophyll và
trồng trong điều kiện phòng thí nghiệm. carotenoid
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Xác định hàm lượng chlorophyll a,
NGHIÊN CỨU carotenoid theo phương pháp đã được công
bố [1]. Cân m1 g sinh khối khô tảo được
Nguyên liệu nghiền với cát thủy tinh và bổ sung 10 ml
S. platensis chủng BM được nuôi tại aceton 80%. Ngâm chiết qua đêm. Ly tâm
Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học, Đại mẫu rồi định mức bằng aceton 80% lên 10
học Thủy lợi do Phòng Công nghệ Tảo, Viện ml. Đo độ hấp thụ quang học (OD) của mẫu
Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học có chứa chlorophyll và carotenoid ở các bước
và Công nghệ Việt Nam cung cấp. sóng 663 nm và 470 nm bằng máy
Biospectrometer basic (eppendorft, Đức).
Nuôi thu sinh khối Hàm lượng chlorophyll và carotenoid trong
S. platensis BM. được nuôi trong môi mẫu được tính theo công thức:
trường SOT [2] trong bình tam giác 250 ml, C (mg/g) = (OD V0)/(A m1 (g))
271
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Trong đó: OD663nm với chlorophyll a, pH là yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự phát
OD470nm với carotenoid, V0 = 10ml, A - hệ số triển của tảo S. platensis [2]. Yếu tố pH trong
tắt ( với chlorophyll a: A = 82,04; carotenoid: quá trình thí nghiệm được thể hiện ở (hình 1b).
A = 200); m1 - trọng lượng sinh khối tảo khô. Kết quả nghiên cứu cho thấy độ pH trong môi
trường tăng dần theo thời gian từ khoảng pH
Xác định hàm lượng phycocyanin 9,0 - 11,0, tương ứng với sự tăng của mật độ
Xác định hàm lượng phycocyanin theo quang học của vi tảo. Đồng thời, S. platensis
công bố của Dương Trọng Hiền (1999) có cải được ghi nhận phát triển trong khoảng pH 8,3
tiến cho phù hợp với điều kiện phòng thí - 11,0, và tối ưu trong khoảng 8,3 - 10,3 [2].
nghiệm [1]. Hàm lượng phycocyanin được Điều này được giải thích do quá trình sinh
tính theo công thức: trưởng, tảo hấp thu cacbon vô cơ khiến cho
C = OD V0/(ξ m) (mg/g sinh khối) pH tăng lên đáng kể trong suốt quá trình nuôi.
Trong đó: C - hàm lượng sắc tố tính theo Bên cạnh đó, khi tảo phát triển làm cho môi
mg/g sinh khối; OD - mật độ quang học đo trường dịch nuôi gần đạt đến ngưỡng pH 11,0
tại bước sóng 622 nm; ξ - hệ số tắt tương ứng thì độ pH cũng đi vào pha cân bằng.
của phycocyanin là 7; m - khối lượng sinh Kết quả xây dựng đường chuẩn về mối
khối đem phân tích; V0 - thể tích dịch chiết tương quan giữa sinh khối khô và mật độ
phycocyanin thu được trong 3 lần chiết. quang (OD556nm) của chủng BM đã được chỉ
ra trên (hình 1c), các điểm hầu như nằm trên
Xác định hàm lượng protein tổng số, một đường thẳng với hệ số tương quan
lipit tổng số và carbohydrate R2 = 0,9904. Việc xây dựng đường chuẩn thể
hiện mối tương quan giữa chỉ số OD và sinh
Phương pháp xác định hàm lượng protein
khối khô của chủng BM có ý nghĩa giúp xác
tổng số bằng phương pháp của Kjeldahl
định nhanh chóng sinh khối khô thông qua
(1883) [4]. Hàm lượng lipit tổng số theo
việc đo mật độ quang học ở bước sóng 556 nm.
phương pháp của Bligh và Dyer (1959) có cải
tiến cho phù hợp với điều kiện phòng thí a)
nghiệm [3]. Xác định hàm lượng carbohydrate
theo phương pháp của Miller (1959) [5].
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Sự tăng trưởng của S. platensis BM
b)
Trong điều kiện nuôi cấy tại phòng thí
nghiệm cường độ ánh sáng 2.200 lux, nhiệt độ
25oC, chủng BM sinh trưởng tốt nhất và đạt
giá trị OD556nm cao nhất là 12,74 ± 1,12 sau
38 ngày nuôi cấy (bắt đầu từ thời điểm 0 ngày
với OD556nm = 0,3). Các ngày nuôi cấy sau đó, c)
giá trị này có xu hướng giảm dần (hình 1a).
Tốc độ tăng trưởng đặc trưng của chủng BM
trong điều kiện của nghiên cứu là cao đạt µ =
0,34/ngày. S. platensis BM đã được công bố
có năng suất cao, chất lượng tốt, đặc biệt là
chịu được nhiệt độ cao của mùa hè [2]. Theo
công bố của Đặng Diễm Hồng (2019), chủng Hình 1. Sinh trưởng của chủng vi khuẩn lam
S. platensis BM được nuôi cấy ở quy mô pilot S. platensis BM (A), độ pH môi trường dịch
dưới điều kiện 35oC vẫn cho kết quả sinh nuôi cấy (B) theo thời gian và đường chuẩn
trưởng tốt, OD556nm đạt cao nhất 2,38 ± 0,21 giữa sinh khối khô và mật độ quang tế bào
sau 20 ngày nuôi cấy [2]. OD 556 nm (C)
272
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Trong điều kiện nuôi cấy thí nghiệm, tế đổi tùy vào điều kiện nuôi cấy cụ thể, cũng
bào và dịch nuôi có màu xanh lam (hình 2). như phương pháp tách chiết. Nghiên cứu này
Đặc điểm hình thái của chủng nuôi cấy có sử dụng phương pháp của Kjeldahl (1883),
màu xanh lam, xoắn đều, sợi tảo có 4-6 vòng trong khi công bố trước đó xác định hàm
xoắn. Hình thái tế bào S. platensis BM được lượng theo phương pháp Bradford (1976) [2].
quan sát bằng kính hiển vi quang học (vật
kính X40) (hình 2a). Bảng 1. Các thành phần dinh dưỡng
của chủng S. platensis BM
a) b)
Thông số (đơn vị) Giá trị
Lipit (%) 8,32 ± 1,23
Carbohydrate (%) 13,4 ± 0,45
Protein tổng số (%) 62,4 ± 0,45
Độ ẩm (%) 8,42 ± 0,38
Thành phần khoáng (%) 7,4 ± 0,63
Hình 2. Ảnh minh họa hình thái tế bào vi Sắc tố
khuẩn lam S. platensis BM (A) và Màu sắc Chlorophyll a (mg/g) 11,23 ± 0,09
dịch nuôi từ ngày 0 đến ngày thứ 15 (B)
Carotenoid (mg/g) 3,54 ± 0,2
Thành phần dinh dưỡng chủng S. Phycocyanin (%) 12,98 ± 0,98
platensis BM
Đặc điểm nổi bật của chủng S. platensis 4. KẾT LUẬN
BM là có hàm lượng protein rất cao, chiếm Nghiên cứu đã cho thấy chủng S. platensis
đến 62,5% sinh khối khô. Trong khi đó, hàm BM đạt năng suất tốt trong điều kiện phòng
lượng carbohydrate 13,4%, lipit 8,32%, độ ẩm thí nghiệm Công nghệ Sinh học, Đại học
8,42% và thành phần khoáng chiếm 7,4% so Thủy lợi. Đồng thời, dựa trên kết quả hàm
với sinh khối khô (bảng 1). Như vậy số liệu về lượng protein, lipit, carbohydrate,
thành phần sinh hóa của S. platensis BM đã chlorophyll a, carotenoid, phycocyanin thì
cho thấy tiềm năng ứng dụng của chủng trong sinh khối chủng này có tiềm năng ứng dụng
việc làm thức ăn cho người và gia súc, cũng lớn trong nuôi trồng thủy sản, phân bón,
như những ứng dụng hóa, dược, mỹ phẩm. nhiên liệu sinh học, và đặc biệt là sản phẩm
Đặc biệt là với hàm lượng protein cao khoảng hữu cơ bảo vệ sức khỏe con người.
63% và lipit thấp chỉ chiếm khoảng 8%,
chủng S. platensis BM hoàn toàn phù hợp là 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
nguồn thực phẩm bổ sung protein trong chế
độ ăn của những đối tượng cần ăn kiêng, kiểm [1] Dương Trọng Hiền (1999). Nghiên cứu một
số chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh của tảo
soát tăng cân như người bị bệnh béo phì. Spirulina platensis dưới tác động của NaCl.
Tế bào S. platensis được công bố là có chứa Luận án tiến sỹ sinh học. Viện Công nghệ
3 nhóm sắc tố chính gồm: cholorophyll, Sinh học-Trung tâm Khoa học Tự nhiên và
carotenoid và phycobiliprotein (hàm lượng Công nghệ Quốc gia, Hà Nội.
cao nhất là phycocyanin) [2]. Trong nghiên [2] Đặng Diễm Hồng (chủ biên) (2019). Nuôi
cứu này, chủng S. platensis BM chứa hàm trồng vi tảo giàu dinh dưỡng làm thực phẩm
chức năng cho người và động vật nuôi ở
lượng chlorophyll a 11,2 mg/g, carotenoid Việt Nam. NXB Khoa học Tự nhiên và
khoảng 3,5 mg/g và nổi bật là phycocyanin Công nghệ. Trang 511-666.
chiếm khoảng 13% sinh khối khô (bảng 1). So [3] Bligh, C.E.G., & Dyer, W.J. (1959). A rapid
với công bố trước đó, các kết quả thu được về method of total lipid extraction and
thành phần dinh dưỡng của chủng BM hầu hết purification. Can.J.Biochem.Physiol, 3:911-917.
có giá trị tương đương, chỉ có hàm lượng [4] Kjeldahl, J (1883). A. Neue Methode zur
Bestimmung des Stickstoffs in Organischen
protein có giá trị cao hơn ở mức 62% trong Körpern. Z. Anal. Chem, 22:366-382.
nghiên cứu này so với 48% trong công bố của [5] Miller, G.L (1959). Use of dinitrosalicylic
Đặng Diễm Hồng và cộng sự [2]. Cũng cần acid reagent for determination of reducing
phải khẳng định rằng hàm lượng protein thay sugar. Analytical chemistry, 31:426-428.
273
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
