Đồ án nghiên cứu sự phát triển của vi tảo Chlorella vulgaris trong hệ thống photobioreactor kín

• Tác giả: Hoàng Thị Hồng
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Trần Khánh Linh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Động học sinh trưởng của vi tảo Chlorella vulgaris trong hệ thống closed- photobioreactor ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VI TẢO
• 2.1. Chlorella vulgaris
• 2.2. Thành phần hóa học của tảo Chlorella vulgaris
• 2.2.1. Hàm lượng Amino acid có trong tảo Chlorella vulgaris
• 2.2.2. Hàm lượng Acid béo có trong tảo Chlorella vulgaris
• 2.2.3. Hàm lượng khoáng chất trong tảo Chlorella vulgaris
• 2.2.4. Hàm lượng vitamin trong tảo Chlorella vulgaris
• 2.3. Động học sinh trưởng của tảo
• 2.4. Các kiểu trao đổi chất của vi tảo
• 2.4.1. Quang tự dưỡng (phototrophic cultivation)
• 2.4.2. Dị dưỡng (heterotrophic cultivation)
• 2.4.3. Hỗn hợp (mixotrophic cultivation)
• 2.4.4. Quang dị dưỡng (photoheterotrophic cultivation)
• 2.5. Hệ thống nuôi cấy
• 2.5.1. Hệ thống mở
• 3. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vi sinh vật, điều kiện nuôi cấy và hóa chất
• 3.2. Môi trường nuôi cấy tảo
• 3.3. Bố trí thí nghiệm
• 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của mật độ tế bào ban đầu đến động học sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris
• 3.5. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến động học sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris
• 3.6. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ glycerol:glucose ban đầu đến động học sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris
• 3.7. Các phương pháp phân tích
• 3.7.1. Phương pháp xác định số lượng tế bào C.
• 3.7.2. Phương pháp xác định hàm lượng sinh khối khô của tảo
• 3.7.3. Xác định tốc độ tăng trưởng riêng của C.
• 3.7.4. Xác định hàm lượng PO43--P
• 3.7.5. Xác định hàm lượng NO3--N
• 3.7.6. Xác định đường khử bằng phương pháp quang phổ so màu với thuốc thử axit dinitro salicylic (DNS)
• 4. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Ảnh hưởng của mật độ tế bào ban đầu đến động học sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris
• 4.2. Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên sự phát triển của Chlorella vulgaris
• 4.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ glycerol : glucose ban đầu đến động học sinh trưởng của tảo Chlorella vulgaris
• 5. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về vi tảo Chlorella vulgaris

Vi tảo Chlorella vulgaris là một trong những loài tảo được nghiên cứu nhiều nhất do khả năng sinh trưởng nhanh và dễ nuôi. Theo Bold và Wynner (1978), Chlorella thuộc nhóm Eukaryota, ngành Chlorophyta. Loài này có kích thước nhỏ, đơn bào, và có khả năng phát triển trong nhiều điều kiện khác nhau như tự dưỡng, dị dưỡng và hỗn hợp. Chlorella vulgaris có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều protein, lipid và các vitamin thiết yếu. Nghiên cứu cho thấy, vi tảo này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và xử lý môi trường. Việc nuôi trồng Chlorella vulgaris không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

II. Động học sinh trưởng của tảo

Động học sinh trưởng của Chlorella vulgaris diễn ra qua bốn pha chính: pha lag, pha log, pha ổn định và pha suy vong. Pha lag là giai đoạn tảo thích nghi với môi trường mới, trong khi pha log là giai đoạn sinh trưởng nhanh nhất. Tại pha ổn định, tốc độ sinh trưởng giảm xuống do nguồn dinh dưỡng cạn kiệt. Các yếu tố như mật độ tế bào, cường độ ánh sáng và điều kiện môi trường ảnh hưởng lớn đến động học sinh trưởng. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa các điều kiện này có thể nâng cao hiệu suất thu hồi sinh khối của Chlorella vulgaris.

III. Các kiểu trao đổi chất của vi tảo

Vi tảo có bốn kiểu trao đổi chất chính: quang tự dưỡng, dị dưỡng, hỗn hợp và quang dị dưỡng. Trong đó, quang tự dưỡng là kiểu phổ biến nhất, sử dụng ánh sáng và CO2 để phát triển. Dị dưỡng cho phép tảo phát triển mà không cần ánh sáng, sử dụng nguồn carbon hữu cơ. Hỗn hợp kết hợp cả hai phương pháp, trong khi quang dị dưỡng yêu cầu ánh sáng và hợp chất hữu cơ. Mỗi kiểu trao đổi chất có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sinh khối tảo.

IV. Hệ thống nuôi cấy vi tảo

Hệ thống nuôi cấy vi tảo có thể chia thành hai loại chính: hệ thống mở và hệ thống kín (closed photobioreactor). Hệ thống mở thường rẻ hơn và dễ vận hành, nhưng có nguy cơ nhiễm bẩn cao và hiệu suất thu hồi sinh khối thấp. Ngược lại, hệ thống kín giúp kiểm soát tốt hơn các yếu tố môi trường như ánh sáng và nhiệt độ, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sinh khối. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng công nghệ photobioreactor kín có thể tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất vi tảo.

V. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mật độ tế bào ban đầu, cường độ ánh sáng và tỷ lệ glycerol:glucose có ảnh hưởng lớn đến động học sinh trưởng của Chlorella vulgaris. Cụ thể, mật độ tế bào 520 x 10^3 tế bào/mL kết hợp với cường độ ánh sáng 150 µmol photons/m2s cho hiệu suất thu hồi sinh khối cao nhất. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định điều kiện nuôi cấy tối ưu cho Chlorella vulgaris, góp phần vào việc phát triển công nghệ nuôi trồng vi tảo trong tương lai.