Chương I: TỒNG QUAN TÀI LIỆU 1.Tổng quan về tảo và quá trình sinh trưởng của tảo 1. Khái niệm chung về tảo Tảo (hay cỏ biển) là một nhóm thực vật lớn và đa dạng, bao gồm các sinh vật thông thường là tự dưỡng, gồm một hay nhiều tế bào có cấu tạo đơn giản, có màu khác nhau, luôn luôn có chất diệp lục nhưng chưa có rễ, thân, lá. Hầu hết tảo sống trong nước. Đây là những sinh vật mà vách thân chứa xenluloza, là những sinh vật tự dưỡng vì chứa diệp lục, quang hợp nhờ ánh sáng và CO2.
Cơ quan dinh dưỡng còn gọi là tản. Tảo có nhiều dạng: đơn bào, sợi xiên, sợi phân nhánh, hình ống, hình phiến. Tảo không có mô dẫn truyền. Nhóm tảo có trên 100000000 loài hiện sống trên Trái Đất.
Tảo có cấu tạo cơ thể dạng tán, dạng đơn độc hay tập đoàn, dạng sợi hay mô mềm. Nhiều đa dạng đơn bào có thể chuyển động và có thể có mối quan hệ với protozoa. Về hình thái tảo rất đa dạng, một số lớn tảo nâu (Phaeophycotta) có kich thước tương đương với một cây nhỏ: tảo lục, tảo đỏ, tảo xoắn, rong mơ.1: Tế bào tảo 3 1.2 Phân loại tảo Có rất nhiều loại, nhưng phổ biến được chia ra làm 4 nhóm tảo chính như: a, Tảo lục Tảo lục là một nhóm lớn các loài tảo, mà thực vật có phôi (Embryophyta) (hay thực vật bậc cao) đã phát sinh ra từ đó. Như vậy, chúng tạo nên một nhóm cận ngành, mặc dù nhóm bao gồm cả tảo lục và phân giới Thực vật có phôi là đơn ngành (và thường được biết đến với tên gọi là giới Thực vật - Plantae).
Tảo lục bao gồm trùng roi đơn bào và tập đoàn trùng roi (thường nhưng không phải luôn luôn với 2 roi trên 1 tế bào), cũng như các dạng khuẩn cầu và khuẩn sợi, sống thành tập đoàn khác và các dạng tảo biển vĩ mô.000 loài tảo lục. Nhiều loài sống cả đời ở dạng đơn bào, trong khi những loài khác tạo thành dạng tập đoàn, tập đoàn định số (coenobium) hoặc sợi dài hay tảo biển vĩ mô phân dị cao. Hầu hết các dạng tảo lục đều chứa các lục lạp. Chúng bao gồm diệp lục a và b, khiến chúng có màu xanh lục sáng (cũng như các chất nhuộm màu phụ thêm như β-caroten hay diệp hoàng (xanthophyll)), và có loại nang thể xếp đống.
Tất cả tảo lục đều có ti thể với lớp màng trong phẳng. Khi có mặt thì các roi thường được giữ chặt bởi một hệ thống các vi quản và dây dạng sợi hình chữ thập, nhưng chúng không có trong các loài thực vật có phôi và luân tảo, thay vì thế các loài này có một dải các vi quản. Các roi được sử dụng để di chuyển sinh vật. Tảo lục thường có màng tế bào chứa xenluloza, và trải qua sự phân bào có tơ mở không có trung thể.2: Tảo lục b, Tảo đỏ Tảo đỏ là những sinh vật quang tự dưỡng thuộc ngành Rhodophyta.
Phần lớn các loài rong đều thuộc nhóm này. Các thành viên trong ngành có đặc điểm chung là màu đỏ tươi hoặc tía. Màu sắc của chúng là do các hạt sắc tố phycobilin tạo thành. Phycobilin là sắc tố đặc trưng cho tảo đỏ và vi khuẩn lam.
Người ta cho rằng lục lạp của tảo đỏ có nguồn gốc từ vi khuẩn lam cộng sinh với tảo mà thành. Hiện nay đã phân loại được gần 4.000 loài tảo đỏ, phần lớn sống ở biển, chỉ có một số ít sống ở nước ngọt. Mặc dù tảo đỏ có mặt ở tất cả các đại dương nhưng chúng chỉ phổ biến ở các vùng biển ấm nhiệt đới nơi chúng có thể phân bố sâu hơn bất kỳ một sinh vật quang hợp nào. Tảo đỏ là các sinh vật đa bào và cơ thể phân nhiều nhánh.
Tuy nhiên, cơ thể chúng lại không có sự biệt hóa thành các mô riêng biệt. Thành tế bào tảo đỏ có một lớp cứng bằng cellulose ở bên trong và một lớp gelatin ở bên ngoài. Tế bào của chúng có thể có một hay nhiều nhân tùy thuộc vào từng loài. Tế bào phân chia bằng cách nguyên phân.
Tảo đỏ hoàn toàn không có roi bơi; không có các tế bào có khả năng di chuyển ở bất kỳ dạng nào.3: Tảo đỏ c, Tảo xoắn ( tảo nước ngọt) Tảo xoắn (tên khoa học là Spirulina platensis) là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới kính hiển vi. Chúng cũng không phải thuộc chi Spirulina mà lại là thuộc chi Arthrospira. Tên khoa học hiện nay của loài này là Arthrospira platensis, thuộc bộ Oscilatoriales, họ Cyanobacteria. Tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay.
Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao. Các nhà khoa học trên thế giới đã coi tảo Spirulina là sinh vật có ích cho loài người.4: Tảo xoắn ( tảo nước ngọt ) d, Tảo nước mặn ( Rong Mơ) Rong mơ sống ở nước biển, sống thành từng đám lớn, bám vào đá hoặc san hô nhờ giá bám ở gốc, chưa có rễ, thân, lá. Rong mơ có màu nâu vì trong tế bào ngoài chất diệp lục còn có chất màu phụ màu nâu. Rong mơ cũng quang hợp và tự tạo ra chất dinh dưỡng (dinh dưỡng tự dưỡng).
Ngoài sinh sản vô tính, 6 rong mơ còn sinh sản hữu tính (kết hợp giữa tinh trùng và noãn cầu).Chúng và Tảo xoắn cũng được liệt vào danh sách những thực vật bậc thấp do không có đủ rễ, thân, lá thật sự như ở một cây thông thường.5: Tảo nước mặn (Rong Mơ) e, Một số loại tảo khác Tảo đơn bào là những loài tảo chỉ có một tế bào, gồm tảo tiểu cầu và tảo silic, v. Tảo đa bào là những loài tảo có nhiều tế bào, gồm tảo vòng, rau diếp biển, rau câu và tảo sừng hươu, v. Tảo Chlorella vulgaris Chlorella có trên trái đất chúng ta từ thời kỳ tiền sử, cách đây khoảng 2,5 tỷ năm. Nhưng mãi đến năm 1890, sau khi phát minh ra kính hiển vi thì người ta mới xác định được nó là loại thực vật đơn bào.
Tảo Chlorella phát triển mạnh ở Hà Lan từ sau năm 1800. Đến cận năm 1900, người ta biết rõ nó và nhân giống lên rất nhanh. Các nhà khoa học ở nhiều nước khác nhau, đặc biệt là ở Đức bắt đầu nghiên cứu loại tảo này và có ý tưởng sản xuất thực phẩm từ tảo Chlorella. Chlorella là một chi của tảo lục đơn bào, thuộc về ngành Chlorophyta.
Chlorella có dạng hình cầu, đường kính khoảng 2-10 μm và không có tiên mao. Chlorella có màu xanh lá cây nhờ sắc tố quang hợp chlorophyll -a và b trong lục lạp. Thông qua quang hợp nó phát triển nhanh chóng chỉ cần lượng khí carbon 7 dioxit, nước, ánh sáng mặt trời, và một lượng nhỏ các khoáng chất để tái sản xuất. Tên Chlorella được lấy từ tiếng Hy Lạp"chloros"có nghĩa là màu xanh lá cây và phần hậu tố lấy từ tiếng Latin có nghĩa là"nhỏ bé".
Đặc điểm sinh học của Tảo a, Vị trí, phân loại, tên gọi - Nhóm: Eukaryota - Giới: Flora ( thực vật ) - Ngành: Chlorophyta ( tảo lục ) - Lớp: Trebouxiophyceae - Bộ: Chlorellales - Họ: Chlorellaceae - Chi: Chlorella - Loài: Chlorella vulgaris b, Đặc điểm sinh học của tảo Chlorella Chlorella được gọi đơn giản là tảo xanh, đơn bào có kích thước 2 – 10 µm không roi và chứa sắc tố quang hợp xanh lá cây là hợp chất Chlorophyll-a và Chlorophyll-b trong lục lạp. Nhờ vậy Chlorella có khả năng quang hợp, lấy Carbon Dioxid, nước và lượng nhỏ chất khoáng, biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành hợp chất hữu cơ đơn giản để nó sinh trưởng và phát triển. Người ta tin rằng Chlorella là nguồn gốc thực phẩm, là nguồn năng lượng đầy tiềm năng, vì theo lý thuyết thì nó có khả năng biến đổi 8% năng lượng mặt trời thành năng lượng trong tảo. Ngoài ra, nó còn là nguồn thức ăn giàu Protein (khoảng 60%) và chất béo, Carbonhydrate, chất xơ, chất khoáng và Vitamin.
Vì Chlorella là loài tảo tế bào đơn bào nên việc thu hoạch và chế biến có khó khăn. Ngày nay, người ta nuôi trồng loại tảo này trong điều kiện công nghiệp, nuôi trong hồ hoặc bể rộng có đủ dinh dưỡng cũng như ánh sáng và được quấy đảo liên tục nên năng suất cao hơn so với phát triển trong điều kiện 8 tự nhiên. Việc canh tác và thu hoạch cũng được trang bị cơ giới nên có thể sản xuất với số lượng tương đối lớn. Khi sử dụng tảo Chlorella làm thực phẩm, người ta nhận thấy vấn đề tiêu hóa tế bào tảo gặp trở ngại, do cấu tạo thành tế bào tảo chống lại sự tiêu hóa để bảo vệ tế bào tảo.
Nhưng vấn đề này đã được giải quyết từ năm 1975, trong quá trình chế biến người ta đã nghiên cứu phá hủy màng tế bào của nó và nâng cao khả năng tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong tảo lên trên 80%, phát minh này đã được cấp Patent (bằng sáng chế). c, Vòng đời của Chlorella Gồm 4 giai đoạn: - Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này các tự bào tử sẽ tăng nhanh về kích thước nhờ các sản phẩm sinh tổng hợp - Giai đoạn bắt đầu chín: Tế bào mẹ chuẩn bị quá trình phân chia - Giai đoạn chín mùi: tế bào nhân lên trong điều kiện có sáng hoặc trong bóng tối - Giai đoạn phân cắt: Màng tế bào mẹ bị vỡ ra,các tự bào tử được phóng thích ra ngoài: Sinh trưởng – trưởng thành – Thành thục – Phân chia. Dưới những điều kiện sống tối ưu, nhiều ánh sáng, nước trong và không khí sạch, Chlorella sinh sản với tốc độ vô cùng lớn. Một tế bào Chlorella sẽ phân chia thành 2-8 tế bào con trong thời gian chưa đầy 24 giờ.
Tuổi thọ của 1 vòng đời tế bào phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, nhiệt độ và nguồn dinh dưỡng trung bình là khoảng 7 giờ.6: Đồ thị biểu hiện sự sinh trưởng của tảo d, Công dụng của tảo - Đối với cơ thể con người: Chlorella pyrenoidosa khi được hấp thụ vào cơ thể còn có tác dụng sau: Tăng cường interferon, làm sạch máu, gan, thận và ruột, kích thích sinh sản tế bào hồng cầu, tăng oxy cho các tế bào và não, trợ tiêu hóa, kích thích quá trình sửa chữa ở các mô; giúp tăng PH máu để đạt trạng thái kiềm hơn; giúp giữ cho trái tim hoạt động bình thường; giúp tăng cường sản phẩm của các khu hệ sinh vật trong đường tiêu hóa.