BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THỬ NGHIỆM NUÔI VÀ TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI
GIAN CHIẾU SÁNG LÊN SINH TRƯỞNG CỦA TẢO
Chlorella sp. TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ BỔ SUNG GLUCOSE

Họ và tên sinh viên: TRẦN THỊ BÍCH VÂN
Ngành: NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Niên khóa: 2005 – 2009

Tháng 08/2009


THỬ NGHIỆM NUÔI VÀ TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI
GIAN CHIẾU SÁNG LÊN SINH TRƯỞNG CỦA TẢO
Chlorella sp. TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ BỔ SUNG GLUCOSE

Tác giả

TRẦN THỊ BÍCH VÂN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Nuôi Trồng Thủy Sản

Giáo viên hướng dẫn:
Ths. ĐẶNG THỊ THANH HÒA

Tháng 08 năm 2009
i


LỜI CẢM TẠ
Đầu tiên, để hoàn thành khóa luận này, con xin chân thành cảm ơn Cha – Mẹ,
người đã sinh thành, dưỡng dục, thương yêu, chăm sóc và động viên con trong những
năm qua.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí
Minh, đặc biệt là quý thầy cô Thủy Sản đã yêu thương và tận tình dạy dỗ cho chúng
em trong suốt quá trình học tập.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô thuộc Bộ môn Sinh học
Thủy sản, đặc biệt là cô Đặng Thị Thanh Hòa, giảng viên môn Thủy sinh thực vật đã
hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Em cũng chân thành cảm ơn đến các thầy cô quản lý phòng thí nghiệm khoa
Thủy Sản đã tạo điều kiện trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng mình xin cảm ơn các bạn sinh viên lớp DH05NT và bạn bè đã tận
tình giúp đỡ mình trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này.
Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên đề tài không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi người!

ii


TÓM TẮT
Đề tài: “Thử nghiệm nuôi và tìm hiểu ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng lên
sinh trưởng của tảo Chlorella sp. trong điều kiện có bổ sung glucose” được tiến hành
từ tháng 04/2009 đến tháng 08/2009 tại phòng thí nghiệm P301, thuộc khoa Thủy sản

Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh. Các thí nghiệm quan sát một hoặc hai
yếu tố và được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên trong các bình tam giác 500 ml
và các bình nhựa thể tích lớn.
Qua quá trình thử nghiệm nuôi Chlorella trong điều kiện có bổ sung glucose
chúng tôi thu được các kết quả sau:
Chlorella nuôi trong điều kiện có bổ sung glucose (0,01 g/l) thì đạt mật độ cao
hơn so với nuôi trong điều kiện môi trường dinh dưỡng bình thường.
Với môi trường Hannay (cải tiến), tảo đạt mật độ cực đại là 67,47x106 tb/ml

9

vào ngày thứ tám cao hơn so với 39,59x106 tb/ml khi nuôi trong điều kiện
không bổ sung glucose.
Với môi trường Bristol, tảo đạt mật độ cực đại là 50,57 x106 tb/ml vào ngày

9

thứ chín cao hơn so với 27,09x106 tb/ml khi nuôi trong điều kiện không bổ sung
glucose.
Với môi trường Walsby, tảo đạt mật độ cực đại là 12,86x106 tb/ml vào ngày

9

thứ sáu cao hơn so với 10,94x106 tb/ml khi nuôi trong điều kiện không bổ sung
glucose.
Nồng độ glucose bổ sung càng cao thì mật độ tảo càng giảm.
Chlorella có thể sinh trưởng và phát triển trong điều kiện hoàn toàn không có ánh
sáng khi có bổ sung glucose nhưng đạt sinh khối và mật độ cực đại thấp (6,49x106
tb/ml với môi trường Hannay (cải tiến)).
Thời gian chiếu sáng và thể tích nuôi ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển

của tảo.

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa........................................................................................................................ i
Lời cảm ơn.................................................................................................................... ii
Tóm tắt......................................................................................................................... iii
Mục lục ........................................................................................................................ iv
Danh sách các chữ viết tắt ......................................................................................... viii
Danh sách các bảng ..................................................................................................... ix
Danh sách các hình ........................................................................................................x
Danh sách các đồ thị.................................................................................................... xi
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU.........................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề................................................................................................................1
1.2 Mục tiêu đề tài .........................................................................................................2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................3
2.1. Lịch sử nghiên cứu .................................................................................................3
2.2. Đặc điểm sinh học của giống tảo lục đơn bào Chlorella .......................................5
2.2.1 Vị trí phân loại......................................................................................................5
2.2.2 Phân bố .................................................................................................................5
2.2.3 Hình thái cấu tạo...................................................................................................6
2.2.4 Thành phần hóa học..............................................................................................7
2.2.5 Dinh dưỡng...........................................................................................................9
2.2.6 Sinh trưởng .........................................................................................................10
2.2.7 Sinh sản...............................................................................................................12
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo ..........................13
2.3.1. Các yếu tố hóa học ............................................................................................13

2.3.1.1 Độ mặn ............................................................................................................13
2.3.1.2 pH ....................................................................................................................14
2.3.1.3 Các chất sinh trưởng .......................................................................................14
2.3.1.3.1 Nguyên tố đa lượng ......................................................................................14
2.3.1.3.2 Nguyên tố vi lượng.......................................................................................16
iv


2.3.2. Các yếu tố vật lý ................................................................................................16
2.3.2.1 Ánh sáng ..........................................................................................................16
2.3.2.2 Nhiệt độ ...........................................................................................................17
2.3.2.3 Sục khuấy ........................................................................................................17
2.3.3 Các yếu tố sinh học.............................................................................................18
2.4. Một số phương pháp nuôi vi tảo...........................................................................19
2.4.1 Nuôi trong nhà hoặc ngoài trời...........................................................................19
2.4.2 Nuôi hở hoặc kín ................................................................................................19
2.4.3 Nuôi vô trùng hoặc không vô trùng....................................................................19
2.4.4 Nuôi từng mẻ, liên tục và bán liên tục................................................................19
2.4.4.1 Nuôi từng mẻ ...................................................................................................19
2.4.4.2 Nuôi liên tục ...................................................................................................20
2.4.4.3 Nuôi bán liên tục .............................................................................................20
2.5 Phương pháp lưu giữ giống tảo .............................................................................21
2.6 Một số phương pháp nuôi làm tăng hàm lượng acid béo trong tảo.......................21
2.8. Vai trò của vi tảo ..................................................................................................22
2.8.1 Trong tự nhiên ....................................................................................................22
2.8.2. Trong đời sống...................................................................................................22
2.8.2.1 Đối với vấn đề ô nhiễm ...................................................................................22
2.8.2.2 Trong dinh dưỡng, y học .................................................................................23
2.8.2.3 Trong nuôi trồng thủy sản ...............................................................................23
2.8.2.4 Trong công nghiệp...........................................................................................25

CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................28
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu .........................................................................28
3.2. Vật liệu nghiên cứu...............................................................................................28
3.2.1 Nguồn tảo giống .................................................................................................28
3.2.2 Dụng cụ...............................................................................................................28
3.2.3 Hóa chất..............................................................................................................28
3.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................29
3.3.1. Các thí nghiệm ..................................................................................................29

v


3.3.1.1 So sánh sự tăng sinh khối tảo Chlorella sp. trong một số môi trường
trong điều kiện không và có bổ sung glucose ở thể tích 500 ml .................................29
3.3.1.2 Thử nghiệm tăng nồng độ glucose bổ sung vào môi trường nuôi tảo
ở thể tích 500 ml ..........................................................................................................29
3.3.1.3 Thử nghiệm giảm thời gian chiếu sáng khi nuôi tảo trong điều kiện
có bổ sung glucose ở thể tích 500 ml ..........................................................................30
3.3.1.4 Thử nghiệm nuôi tảo Chlorella sp. dưới điều kiện ánh sáng tự nhiên
và trong tối khi có bổ sung glucose và sục khí............................................................30
3.3.1.5 Thử nghiệm nuôi tảo Chlorella sp. trong điều kiện không và có bổ sung
glucose ở thể tích 2,5 lít và 5 lít dịch nuôi ..................................................................31
3.3.2 Yêu cầu chung ....................................................................................................31
3.3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ................................................................31
3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................32
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................33
4.1. Các chỉ tiêu môi trường ........................................................................................33
4.1.1 Nhiệt độ ..............................................................................................................33
4.1.2 pH .......................................................................................................................33
4.2. Kết quả thí nghiệm ...............................................................................................34

4.2.1 So sánh sự tăng sinh khối tảo Chlorella sp. trong một số môi trường
trong điều kiện không và có bổ sung glucose ở thể tích 500 ml .................................35
4.2.1.1 So sánh mật độ tảo giữa môi trường Hannay (MT1) không và có bổ sung
glucose (0,01 g/l) .........................................................................................................35
4.2.1.2 So sánh mật độ tảo giữa môi trường Bristol (MT2) không và có bổ sung
glucose (0,01 g/l) .........................................................................................................37
4.2.1.3 So sánh mật độ tảo giữa môi trường Walsby (MT3) không và có bổ sung
glucose (0,01 g/l) .........................................................................................................39
4.2.1.4 So sánh mật độ tảo giữa 3 môi trường: Hannay (MT1), Bristol (MT2)
và Walsby (MT3) trong cả hai điều kiện không và có bổ sung glucose ....................41
4.2.2 Thử nghiệm tăng nồng độ glucose bổ sung vào môi trường nuôi tảo
ở thể tích 500 ml ..........................................................................................................43

vi


4.2.3 Thử nghiệm giảm thời gian chiếu sáng khi nuôi tảo trong điều kiện
có bổ sung glucose ở thể tích 500 ml ..........................................................................46
4.2.4 Thử nghiệm nuôi tảo Chlorella sp. dưới điều kiện ánh sáng tự nhiên
và trong tối khi có bổ sung glucose và sục khí............................................................50
4.2.5 Thử nghiệm nuôi tảo Chlorella sp. trong điều kiện có bổ sung glucose
ở thể tích 2,5 lít và 5 lít dịch nuôi...............................................................................53
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................56
5.1. Kết luận.................................................................................................................56
5.2. Đề nghị .................................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vii



DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MT: môi trường
MT 1: môi trường Hannay (cải tiến)
MT 2: môi trường Bristol
MT 3: môi trường Walsby
NĐ: nồng độ
NĐ 1: nồng độ glucose (0 g/l)
NĐ 2: nồng độ glucose (0,01 g/l)
NĐ 3: nồng độ glucose (0,1 g/l)
NĐ 4: nồng độ glucose (0,5 g/l)
NĐ 5: nồng độ glucose (1 g/l)
ctv: cộng tác viên
tb/ml: tế bào/ml
Tp: Thành phố.

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thành phần amino acid (%) của Chlorella sp ..............................................8
Bảng 2.2: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella .............................................9
Bảng 2.3: Một số giống vi tảo nuôi phổ biến được sử dụng làm thức ăn
trong nuôi trồng thủy sản ............................................................................................24
Bảng 2.4: Hàm lượng dầu trong một số loài vi tảo ....................................................27
Bảng 4.1: Kết quả so sánh sự gia tăng mật độ Chlorella sp. giữa NĐ1
với NĐ2 trong môi trường Bristol bằng trắc nghiệm T ..............................................37
Bảng 4.2: Kết quả so sánh mật độ tảo trung bình giữa NĐ1 và NĐ2 của MT3 ........38
Bảng 4.3: Kết quả so sánh sự gia tăng mật độ Chlorella sp. giữa MT1, MT2

và MT3 trong cả hai điều kiện không và có bổ sung glucose bằng trắc nghiệm T
với độ tin cậy 95%.......................................................................................................43
Bảng 4.4: Kết quả so sánh sự gia tăng mật độ Chlorella sp. giữa NĐ2, NĐ3,
NĐ4, NĐ5 trong các môi trường bằng trắc nghiệm T với độ tin cậy 95% .................44
Bảng 4.5: Kết quả mật độ tảo trung bình của 4 nồng độ glucose: 0,01 g/l,
0,1 g/l, 1 g/l và 10 g/l nuôi dưới điều kiện ánh sáng tự nhiên ....................................50
Bảng 4.6: Kết quả so sánh mật độ tảo trung bình giữa 2 điều kiện nuôi
dưới ánh sáng tự nhiên và trong tối. ............................................................................52
Bảng 4.7: Sự sai khác mật độ Chlorella ở 2 thể tích 2,5 lít và 5 lít theo
từng ngày dựa trên giá trị P qua phân tích One-way ANOVA ...................................54

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Hình dạng và cấu tạo của tảo Chlorella sp....................................................6
Hình 2.2: Năm pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo .......................................................12
Hình 2.3: Paramecium bursaria với các tế bào tảo Chlorella bên trong....................18
Hình 4.1: Chlorella sp.và Paramecium trong môi trường nước ngọt chụp dưới
kính hiển vi. .................................................................................................................34
Hình 4.2: Chlorella lúc mới bố trí và lúc đạt đỉnh sinh khối trong MT1 ở
NĐ1 và NĐ2................................................................................................................36
Hình 4.3: Chlorella nuôi trong môi trường Bristol ở NĐ2 dưới kính hiển vi
ở ngày thứ 2, thứ 4 và ngày thứ 9................................................................................39
Hình 4.4: Chlorella nuôi trong MT2 có và không bổ sung glucose ở ngày thứ 8. .....39
Hình 4.5: Chlorella nuôi trong MT3 có và không bổ sung glucose ở ngày thứ 6. .....40
Hình 4.6: Chlorella sp. ở NĐ3, NĐ4 và NĐ5 vào ngày thứ 6 và ngày thứ 8. ............45
Hình 4.7: Màu sắc Chlorella sp ở NĐ3 và NĐ5 chụp dưới kính hiển vi....................45
Hình 4.8: Chlorella trong môi trường Hannay với thời gian chiếu sáng

20 giờ, 16 giờ và 12 giờ vào ngày thứ 7......................................................................47
Hình 4.9: Chlorella trong môi trường Bristol với thời gian chiếu sáng
20 giờ, 16 giờ và 12 giờ vào ngày thứ 5......................................................................49
Hình 4.10: Chlorella nuôi dưới ánh sáng tự nhiên với nồng độ glucose
bổ sung 0,01 g/l và 0,1 g/l vào ngày thứ 5. .................................................................51
Hình 4.11: Chlorella nuôi dưới ánh sáng tự nhiên với nồng độ glucose
bổ sung 0,01 g/l và 0,1 g/l vào ngày thứ 4. .................................................................51
Hình 4.12: Chlorella nuôi dưới ánh sáng tự nhiên và trong tối vào ngày thứ 5 .........52
Hình 4.13: Chlorella nuôi trong điều kiện có bổ sung glucose với thể tích
dịch nuôi 5 lít và 2,5 lít vào ngày thứ 8.......................................................................55

x


DANH SÁCH CÁC ĐỒ THỊ
Trang
Đồ thị 4.1: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Hannay
ở 2 nồng độ glucose khác nhau ...................................................................................35
Đồ thị 4.2: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Bristol
ở 2 nồng độ glucose khác nhau ...................................................................................37
Đồ thị 4.3: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Walsby
ở 2 nồng độ glucose khác nhau ...................................................................................39
Đồ thị 4.4: Đường tăng trưởng của Chlorella trong 3 môi trường Hannay,
Bristol và Walsby khi không bổ sung glucose ............................................................41
Đồ thị 4.5: Đường tăng trưởng của Chlorella trong 3 môi trường Hannay,
Bristol và Walsby khi có bổ sung glucose. .................................................................42
Đồ thị 4.6: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Hannay
với 4 nồng độ glucose bổ sung khác nhau...................................................................44
Đồ thị 4.7: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Hannay
với 4 mức độ chiếu sáng khác nhau. ...........................................................................47

Đồ thị 4.8: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Bristol
với 4 mức độ chiếu sáng khác nhau. ...........................................................................48
Đồ thị 4.9: Đường tăng trưởng của Chlorella trong môi trường Hannay
ở các thể tích 500 ml, 2,5 lít và 5 lít ............................................................................53

xi


Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Vi tảo là điểm khởi đầu của dòng năng lượng sinh học trong chuỗi thực phẩm
thủy sinh và sự quản lý sản xuất tảo là một phần hoàn chỉnh trong ngành nuôi trồng
thủy sản. Ngoài việc cung cấp thức ăn sống, vi tảo còn đóng vai trò quan trọng trong
việc điều chỉnh pH, cân bằng O2 và CO2 trong môi trường nước, giải quyết vấn đề ô
nhiễm; là nguồn nguyên liệu quan trọng trong y dược cũng như trong dinh dưỡng thực
phẩm.
Không những thế, ngày nay với kĩ thuật hiện đại, người ta đã nghiên cứu thành
công việc sản xuất dầu sinh học biodiesel từ vi tảo biển Chlorella và vi tảo đã thực sự
trở nên quan trọng hơn không những trong nuôi trồng thủy sản mà còn là một nguồn
nguyên liệu lớn cho nguồn năng lượng sinh học toàn cầu. Do vậy, nhu cầu vi tảo trong
cuộc sống ngày càng tăng.
Mặt khác, các loại tảo ở nước ta nuôi hiện nay chủ yếu làm thức ăn cho động
vật thủy sản nên hàm lượng protein cao hơn so với hàm lượng dầu. Do đó, vấn đề quan
trọng cho những nhà nghiên cứu vi tảo là làm sao tìm ra được các điều kiện nuôi tốt
mà tảo vừa có thể đạt sinh khối cao vừa có thể cho hàm lượng lipid tối đa từ đó áp
dụng nuôi đại trà để sản xuất cho nhiều mục đích khác nhau.
Theo Richmond (1986) và nhiều tài liệu nghiên cứu cho thấy Chlorella có khả
năng dị dưỡng nên khi nuôi theo phương thức tự dưỡng có cung cấp glucose như
nguồn carbon sẽ làm tăng sinh khối tảo lên rất nhiều so với việc nuôi bình thường chỉ

cung cấp CO2. Chính vì vậy, được sự chấp nhận của Ban chủ nhiệm khoa Thủy Sản,
Trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, sự chỉ dẫn của Ths. Đặng Thị Thanh
Hòa, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Thử nghiệm nuôi và tìm hiểu ảnh hưởng
của thời gian chiếu sáng lên sinh trưởng của tảo Chlorella sp. trong điều kiện có bổ
sung glucose”.
1


1.2 Mục tiêu đề tài
Khảo sát sự tăng trưởng của tảo Chlorella sp. trong một số môi trường ở điều
kiện có bổ sung glucose.
Tìm hiểu ảnh hưởng của nồng độ glucose lên sự tăng sinh khối của tảo
Chlorella sp. trong điều kiện có bổ sung glucose.
Tìm hiểu ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng lên sự tăng sinh khối của tảo
Chlorella sp. trong điều kiện có bổ sung glucose.
Trên cơ sở đó tìm ra điều kiện nuôi Chlorella phù hợp cho năng suất sinh khối
cao đồng thời tiết kiệm được một phần chi phí trong quá trình sản xuất.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.2 Lịch sử nghiên cứu
Chlorella xuất hiện trên trái đất từ kỷ tiền Cambrian cách nay hơn 2,5 tỉ năm.
Tên Chlorella bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp, chloros có nghĩa là xanh và ella có nghĩa là
nhỏ. Tuy nhiên, đến những năm 1890 các tế bào Chlorella mới được nhận diện và
được phân lập, nuôi cấy trong phòng thí nghiệm ở dạng thuần đầu tiên ở Hà Lan.
Chlorella được xem là một trong những đối tượng nghiên cứu sớm nhất trong các
ngành tảo.

Năm 1899, Bijerinck là người đầu tiên phân lập được loài Chlorella vulgaris.
Sau đó các kĩ thuật nuôi và cấy chuyền trong phòng thí nghiệm rất phát triển. Người ta
sử dụng Chlorella trong các thực nghiệm khảo sát về quang hợp (trích bởi Cao Tuấn
Kiệt, 2007).
Vào đầu những năm 1900, nhận thấy Chlorella phát triển rất nhanh, các nhà
khoa học ở một số quốc gia, đặc biệt là ở Đức, bắt đầu nghiên cứu ý tưởng tạo nguồn
thức ăn từ Chlorella.
Vào đầu những năm 1940, sau khi người ta nhận thấy tế bào tảo này có tới 50%
protein trong sinh khối và có khả năng tăng lên rất nhiều lần trong ngày nên nhiều thực
nghiệm nuôi đại trà Chlorella bắt đầu được thực hiện ở Đức.
Năm 1948, một nghiên cứu nhỏ về nuôi Chlorella tại Viện Nghiên Cứu
Stanford đã thành công. Tuy nhiên, nghiên cứu này đã bị ngừng lại do các vấn đề tài
chính.
Vào những năm 1950, Học Viện Carnegie tiếp quản nghiên cứu này và kết luận
rằng Chlorella có thể nuôi qui mô công nghiệp và sẽ là một giải pháp giúp giải quyết
nạn đói trên thế giới.

3


Đầu những năm 1950, các nhà khoa học Mỹ cho thấy hàm lượng chất béo và
protein trong tế bào Chlorella có thể thay đổi bằng cách thay đổi điều kiện môi trường
(Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999).
Sau chiến tranh thế giới thứ hai, Nhật Bản là quốc gia tiên phong nghiên cứu
phát triển Chlorella làm nguồn thực phẩm để giải quyết nhiều vấn đề nghiêm trọng về
lương thực. Năm 1951, Quỹ Rockefeller và Chính phủ Nhật Bản đồng bảo trợ cho
nghiên cứu của tiến sĩ Hirochi Tamiya tại Viện sinh học Tokugawa. Tiến sĩ Tamiya là
người đầu tiên trong việc phát triển kĩ thuật nuôi, thu hoạch và chế biến Chlorella trên
qui mô công nghiệp (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999).
Năm 1953, các nhà khoa học Đức tại Forschung Station C.V đã nghiên cứu khả

năng sử dụng khí CO2 phế thải trong công nghiệp Rhur để nuôi Chlorella (Richmond,
1986).
Năm 1957, Tamiya và cộng tác viên đã công bố các công trình liên quan tới
nuôi trồng Chlorella tại Nhật bản. Có thể nói Nhật Bản là quốc gia đầu tiên sản xuất
và kinh doanh Chlorella dưới hình thức bổ dưỡng (Võ Thị Lệ Chi, 1999; Cao Tuấn
Kiệt, 2007).
Những năm 1960, các nhà khoa học hướng tới mối quan tâm của họ vào những
tác dụng tốt của Chlorella đối với sức khỏe.
Năm 1970, Ryther và cộng sự tại học viện Words Hole phát triển một hệ thống
thích hợp để nuôi Chlorella làm thức ăn cho nhiều loài nhuyễn thể như hàu, ốc
(Richmond, 1986; trích bởi Cao Tuấn Kiệt, 2007).
Do vách tế bào Chlorella khá vững chắc nên nó được xem là một trở ngại cho
vấn đề tiêu thụ của con người. Vì vậy, đến năm 1975, phương pháp Dyno-Mill ra đời
giúp phá vỡ vách tế bào Chlorella một cách tự nhiên và tăng tỉ lệ tiêu hóa lên trên
80%.
Năm 1975, Oswald và các cộng sự tại Đại học California công bố nhiều kết quả
về việc nuôi tảo quy mô lớn để xử lý chất thải đồng thời thu sinh khối tảo (Võ Thị Lệ
Chi, 1999; Cao Tuấn Kiệt, 2007).
Năm 1994, Roessler và cộng tác viên đã nghiên cứu sản xuất thành công dầu
biodiesel từ vi tảo, sau đó và đến hiện nay nhiều tác giả khác đã nghiên cứu chuyên
sâu về lĩnh vực này.
4


Hiện tại ở Đài Loan và Nhật Bản, Chlorella được nuôi trồng tạp dưỡng trong hệ
thống kín để sản xuất vitamin.
Từ đầu những năm 1960, Chlorella đã được nhập nội nghiên cứu và ứng dụng
vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong nuôi trồng thủy sản, nhiều nhà nghiên cứu cũng
đi sâu vào lĩnh vực này:
-


Sinh trưởng, quang hợp và hệ sắc tố quang hợp của tảo Chlorella pyrenoidosa
trong điều kiện thiếu nitrogen và phosphor (Phạm Hữu Giục, 1990).

-

Xác định khả năng tăng sinh khối và hàm lượng protein một số giống Chlorella
trong các môi trường đơn giản (Nguyễn Thị Xuân Hằng, 1993).

-

Chiết xuất dầu biodiesel từ tảo biển Chlorella (Trương Vĩnh, 2008), …

2.3. Đặc điểm sinh học của giống tảo lục đơn bào Chlorella
2.3.1 Vị trí phân loại
Theo Dương Đức Tiến và Võ Hành (1997), Chlorella sp. thuộc:
Ngành: Chlorophyta
Lớp: Chlorophyceae
Bộ: Chlorococcales
Họ: Oocystaceae
Giống: Chlorella
Loài: Chlorella sp.
2.3.2 Phân bố
Tảo Chlorella là loài rộng muối, chúng có thể sống được trong môi trường
nước ngọt, nước lợ, nước mặn, trong đất ở những nơi ẩm thấp, sống trên các mái
nhà… (Brook, 1986; trích bởi Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999),
trong vỏ cây, ở những nơi khắc nghiệt như trên vách đá ở Sa mạc (Edwards, 1968;
Cox and Hightower, 1972; Wylic and Schlichting, 1973; trích bởi Đặng Thị Sy, 2005).
Sự phân bố của tảo sống trong nước ngọt có liên quan tới một số yếu tố như
thủy triều, dòng chảy, sự tác động của gió. Ngoài ra, một số loài tảo ưa nhiệt lại chỉ

sống vào mùa nóng hoặc có thể sống trong các suối nước nóng (Nguyễn Hạnh
Nguyên, 2007).

5


Theo Phạm Hoàng Hộ (1972), một số loài Chlorella có khả năng cộng sinh
trong các mô động vật không xương sống, ví dụ như ở cơ thể thủy tức (Chlorohyra).
Môi trường trong cơ thể thủy tức rất thích hợp cho sự phát triển của Chlorella. Sự
quang hợp mạnh đến mức, ở ngoài ánh sáng, thủy tức có thể tiết ra O2 thay vì CO2 như
các động vật khác.
2.3.3 Hình thái cấu tạo
Chlorella có hình cầu hoặc hình oval, kích thước rất bé từ 3 - 5 μm như loài Ch.
pyrenoidosa, 2 - 4 μm như Ch. vulgaris và Ch. ellipsoidea. Tuy nhiên, khi môi trường
dinh dưỡng phong phú cơ thể tảo có kích thước lớn hơn lúc môi trường nghèo dinh
dưỡng (Ngô Văn Hiến, 1978; Cao Tuấn Kiệt, 2007).
Cũng theo Ngô Văn Hiến (1978), Chlorella không có tiên mao, không di động
chủ động. Toàn bộ cơ thể là một tế bào hình cầu, bên ngoài có lớp màng mỏng, bên
trong có một sắc tố lớn hình chén chiếm gần hai phần ba nên cơ thể có màu xanh. Trên
thể sắc tố có một hạch pyrenoid rất lớn dễ nhìn thấy, trên nó có một hạch nhân của tế
bào màu sáng.

Hình 2.1: Hình dạng và cấu tạo của tảo Chlorella sp.
(Nguồn: và
/>Vách tế bào Chlorella gồm 2 lớp, cấu tạo bởi cellulose và pectin, phía ngoài có
một lớp cutin láng và cứng. Chất dự trữ của Chlorella ở dạng tinh bột và dạng giọt dầu
(trích bởi Võ Thị Bích Duyên và Ngô Thạch Minh Thảo, 2000).
Tế bào chất của Chlorella trong suốt, không màu, chứa một lục lạp hình chuông
giống với lục lạp ở các thực vật khác. Lục lạp gồm các phiến song song xếp chồng lên
nhau tạo thành cấu trúc, được gọi là thylakoid (trích bởi Đậu Thị Như Quỳnh, 2001).

6


Các thylakoid được nối với nhau bằng hệ thống màng. Trên màng của thylakoid chứa
nhiều chất diệp lục và các enzyme quang hợp. Chất diệp lục này có khả năng chuyển
đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.
Theo Vũ Thị Tám (1989), màu sắc của Chlorella giống như màu sắc của tế bào
thực vật bậc cao do màu diệp lục tố lấn át các màu khác. Chlorella có chứa diệp lục tố
a và b, các carotenoid và gần mười chất xanthophyl khác nhau.
2.3.4 Thành phần hóa học
Theo Borowitzka M. và L. Borowitzka (1988), thành phần hóa học của
Chlorella phụ thuộc nhiều vào sự hiện diện của nitơ trong môi trường. Khi đói đạm,
hàm lượng protein của Chlorella giảm xuống rõ rệt trong khi hàm lượng carbohydrate
và acid béo lại tăng lên (trích bởi Đậu Thị Như Quỳnh, 2001).
Tảo có khả năng hấp thụ CO2 và các muối khoáng cần thiết để tổng hợp protein,
glucid, lipid, … và các thành phần này có thể thay đổi tùy theo điều kiện môi trường
như ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn, … (Vũ Thị Tám, 1989). Các nguyên tố vô cơ cũng có
chức năng sinh lý quan trọng đối với thực vật (C, H, O, K, Na, Mg, Fe, Cu, …).
Ngoài ra, Chlorella có chứa glucid, muối khoáng, acid amin không thay thế và
nhiều vitamin như: carotene, thiamin, niacin, pyridoxin, cholin, acid lipoic, acid
pentonoid, … Các vitamin nhóm B, A, D, K, C, … có nhiều trong tảo Chlorella tươi
(Phạm Hoàng Hộ, 1972; Ngô Văn Hiến, 1978; Burlew, 1953; trích bởi Võ Thị Bích
Duyên và Ngô Thạch Minh Thảo, 2000).

7


Bảng 2.1: Thành phần amino acid (%) của Chlorella sp. (Webb 1983; Nguyễn Hữu
Đại, 1999; trích bởi Cao Tuấn Kiệt, 2007)
Thành phần


Đơn vị (%)

Arginine

5,17

Aspartic

9,24

Threonine

5,44

Serine

5,32

Glutamic acid

15,10

Proline

5,19

Glycine

9,23


Alanine

10,97

Valine

6,24

Cystein

0,40

Methionine

0,22

Isoleucine

4,08

Leucine

8,30

Tyrosine

2,47

Phenylanine


4,12

Lysine

5,63

Tryptophan

1,23

Histidine

1,59

Taurin

0,04

8


Bảng 2.2: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella (trích bởi Đậu Thị Như
Quỳnh, 2001)
Thành phần

Hàm lượng

Protein tổng số


40 – 60%

Glucid

25 – 35%

Lipid

10 – 15%

Sterol

0,1 – 0,2%

Sterine

0,1 – 0,5%

β-Carotene

0,16%

Xanthophyl

3,6 – 6,6%

Chlorophyl a

2,2%


Chlorophyl b

0,58%

Acid nucleic

6,00%

Tro

10 – 34%

Vitamin B1

18,0 mg/gr

Vitamin B2

3,5 mg/100gr

Vitamin B6

2,3 mg/100gr

Vitamin B12

7,0 – 9,0 mg/100gr

Vitamin C


0,3 – 0,6 mg/gr

Vitamin K

6,0 mg/gr

2.3.5 Dinh dưỡng
Chlorella có thể sống theo hình thức tự dưỡng hoặc dị dưỡng. Trong điều kiện
bình thường, tảo sẽ dinh dưỡng theo hình thức tự dưỡng bằng cách sử dụng CO2, H2O
và năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp ra các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể
thông qua quá trình quang hợp của các diệp lục tố theo phương trình phản ứng sau:

9


Các hạt tinh bột tạo thành qua quá trình quang hợp được tập trung trên thể sắc
tố. Số lượng hạt tinh bột tùy theo hình thức dinh dưỡng mà thay đổi hoặc mất đi hoàn
toàn. Khi điều kiện dinh dưỡng tốt, các hạt tinh bột sẽ to lên (trích bởi Võ Thị Bích
Duyên và Ngô Thạch Minh Thảo, 2000).
Dinh dưỡng dị dưỡng chỉ xảy ra khi môi trường có sẵn nguồn carbon như
glucose. Lúc này, tảo sẽ chuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng.
Do Chlorella có khả năng dị dưỡng nên việc cung cấp glucose như nguồn
carbon sẽ làm tăng sinh khối tảo (Richmond, 1986).
Nếu môi trường nghèo chất dinh dưỡng, tế bào Chlorella sẽ bị đen, quang hợp
giảm, nhịp độ phân chia chậm và sinh khối kém đi. Do đó, có thể thay đổi thành phần
môi trường để hướng chúng tổng hợp các chất khác nhau (trích bởi Võ Thị Bích
Duyên và Ngô Thạch Minh Thảo, 2000).
2.3.6 Sinh trưởng
Sinh trưởng là biểu thị sự tăng trưởng các thành phần của tế bào. Vì tảo là vi
sinh vật rất nhỏ bé cho nên là đối tượng rất không thuận tiện để nghiên cứu về sinh

trưởng và phát triển của từng tế bào. Chính vì vậy mà khi nghiên cứu về sinh trưởng,
người ta thường xét đến sự biến đổi về số lượng của cả quần thể vi sinh vật. Sự tăng
trưởng của vi sinh vật nói chung và Chlorella nói riêng đều diễn biến qua 4 giai đoạn
sau:
™ Giai đoạn tiềm phát (Lag phase)
Khi cấy vào một môi trường mới, số lượng tảo thường không tăng lên ngay.
Trong giai đoạn này tế bào chưa phân cắt nhưng thể tích và khối lượng tăng lên rõ rệt
do có sự trao đổi chất không ngừng làm tăng các thành phần mới của tế bào. Thành
phần môi trường mới không giống môi trường cũ cho nên tế bào cần một thời gian
nhất định để tổng hợp các enzyme mới nhằm sử dụng được các chất dinh dưỡng mới.
Các tế bào cũng có thể bị thương tổn và cần một thời gian để hồi phục.
Giai đoạn tiềm phát dài hay ngắn tùy thuộc vào tính chất của môi trường. Nếu
tính chất hóa học của môi trường mới sai khác nhiều so với môi trường cũ thì giai
đoạn tiềm phát sẽ kéo dài. Ngược lại, nếu cấy từ giai đoạn logarit vào một môi trường
có thành phần tương tự thì giai đoạn tiềm phát sẽ rút ngắn lại. Nếu cấy tảo từ giai đoạn

10


tiềm phát hay từ giai đoạn tử vong thì giai đoạn tiềm phát sẽ kéo dài. Ở cuối pha lag,
tảo bắt đầu phân chia.
™ Giai đoạn logarit (Log Phase) hay pha chỉ số (Exponential Phase)
Trong giai đoạn này các tế bào sinh trưởng và phân cắt với nhịp độ tối đa so với
bản tính di truyền của chúng nếu gặp môi trường và điều kiện nuôi cấy thích hợp. Nếu
cân bằng dinh dưỡng hay các điều kiện môi trường thay đổi sẽ dẫn đến sự sinh trưởng
không đồng đều. Sự sinh trưởng của tế bào bị hạn chế bởi nồng độ thấp của các chất
dinh dưỡng cần thiết. Tốc độ sinh trưởng sẽ tăng lên cùng với sự tăng nồng độ các chất
dinh dưỡng. Tuy nhiên, lúc nồng độ chất dinh dưỡng đủ cao thì tốc độ sinh trưởng
không tăng lên cùng với sự tăng lên của nồng độ chất dinh dưỡng.
™ Giai đoạn ổn định (Stationary Phase) hay pha cân bằng

Qua giai đoạn logarit, sự phân chia tế bào bắt đầu giảm lại. Trong giai đoạn này
số lượng tế bào sống là không thay đổi, có thể do số lượng tế bào mới sinh ra cân bằng
với số lượng tế bào chết đi, hoặc là tế bào ngừng phân cắt mà vẫn giữ nguyên hoạt tính
trao đổi chất. Số lượng tế bào cuối cùng cũng được quyết định bởi ảnh hưởng chung
của điều kiện nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng.
™ Giai đoạn suy tàn (Death Phase)
Việc tiêu hao chất dinh dưỡng, việc tích lũy các chất thải độc hại cũng như việc
thiếu dinh dưỡng, thiếu sục khí, nhiệt độ quá cao, pH không ổn định hoặc nhiễm bẩn,
nhiễm phiêu sinh động sẽ làm tổn thất đến môi trường sống của vi tảo, làm cho số
lượng tế bào sống giảm xuống. Giống như giai đoạn logarit, sự suy tàn của tảo cũng có
tính logarit (tỷ lệ tế bào chết trong mỗi giờ là không đổi). Tổng số tế bào sống và tế
bào chết không thay đổi vì các tế bào chết chưa bị phân hủy. Mặc dù phần lớn tảo chết
theo phương thức logarit nhưng sau khi số lượng tế bào đột nhiên giảm xuống thì tốc
độ chết của tế bào sẽ chậm lại.
Tuy nhiên, theo Patrick Lavens và Patrick Sorgeloos (1996), phân chia quá
trình tăng trưởng của vi tảo thành 5 pha, bao gồm: pha lag, pha log, pha ngừng tăng
trưởng tương đối, pha ổn định và pha suy tàn. Theo sự phân chia này thì pha ngừng
tăng trưởng tương đối nằm ở cuối pha log nếu sự phân chia chỉ gồm 4 pha. Trong pha
ngừng tăng trưởng tương đối, sự phân chia tế bào chậm lại khi các điều kiện về dinh

11


dưỡng, ánh sáng, pH, CO2 hoặc những yếu tố lý hóa khác bắt đầu giới hạn tăng
trưởng.

Hình 2.2: Năm pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo
(Patrick Lavens và Patrick Sorgeloos, 1996)
Tóm lại, yếu tố then chốt giúp thành công trong nuôi tảo là duy trì tảo nuôi luôn
ở pha log. Hơn nữa, giá trị dinh dưỡng của tảo được sản xuất sẽ thấp khi tảo đã ở cuối

pha log do khả năng tiêu hóa và chất lượng tảo bị giảm, thậm chí còn có thể sinh ra
độc tố. Điều quan trọng trong quá trình nuôi tảo là sự kiểm soát các điều kiện nuôi. Vì
vậy, để có thể điều chỉnh thời gian nuôi theo ý muốn thì điều kiện môi trường phải
được kiểm soát một cách chặt chẽ.
2.3.7 Sinh sản
Theo Võ Thị Bích Duyên và Ngô Thạch Minh Thảo (2000), Chlorella sinh sản
rất nhanh theo phương thức “tự bào tử”. Chu trình sống gồm 2 giai đoạn:
™ Giai đoạn tăng trưởng
Các tế bào con mới được phóng thích vào môi trường có dạng hình cầu với một
nhân nằm lệch tâm và đường kính tế bào rất nhỏ (3,3 – 3,9 μm), nguyên sinh chất màu
xanh nhạt.
Sau 3 – 4 giờ tăng trưởng, tế bào tăng dần kích thước. Lúc này, màng tế bào đã
có hai lớp rõ rệt và ở giữa tế bào là một nhân tròn.
™ Giai đoạn phân chia
Sau khi tế bào tảo đạt đến kích thước nhất định (khoảng 5 – 6 giờ kể từ lúc
phóng thích ra môi trường) thì sự phân chia đã bắt đầu xảy ra. Lúc này, nguyên sinh
12


chất có màu xanh sậm hơn lúc ban đầu và vạch phân chia đầu tiên xuất hiện phân đôi
tế bào chất.
Ở một số tế bào, vạch phân cách đã rõ dần, tế bào chất tập trung về hai cực và
hình thành hai tế bào con trong nang bào tử. Ở các tế bào khác xuất hiện nửa vạch
phân chia thứ hai chia tế bào thành ba phần không đều nhau, đồng thời nửa vạch phân
cách còn lại của vạch thứ hai xuất hiện chia tế bào thành bốn phần đều nhau.
Từ đây, tế bào bắt đầu phân hóa thành theo hai hướng khác nhau: một số tế bào
hình thành bốn tế bào con trong nang bào tử, một số khác lại tiếp tục phân cách tạo
nên tám tế bào trong nang bào tử.
Sau khi tế bào mẹ đã được phân chia thành hai, bốn, tám tế bào con thì kích
thước tế bào con tăng dần cùng với sự gia tăng kích thước nhanh chóng của nang bào

tử. Đồng thời với sự gia tăng kích thước, màng nang bào tử cũng mờ dần rồi tan biến
hẳn và phóng thích các tế bào con vào môi trường.
Trong điều kiện môi trường thuận lợi, sự sinh sản này có thể diễn ra 2 – 3 thế
hệ trong 24 giờ (Ngô Văn Hiến, 1978). Tuổi thọ của một vòng đời tế bào Chlorella
phụ thuộc chủ yếu vào cường độ ánh sáng mặt trời, nhiệt độ và nguồn dinh dưỡng.
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo
Môi trường nuôi cấy tảo rất đa dạng. Có hai loại môi trường: môi trường lỏng
(dung dịch dinh dưỡng), môi trường đặc (agar – agar). Môi trường lỏng được dùng
trong việc nghiên cứu hình thái tế bào, nuôi thu sinh khối, … Môi trường đặc, do tảo
phát triển chậm hơn so với môi trường lỏng nên thường được sử dụng vào việc bảo
quản và lưu giữ giống tảo. Tuy nhiên, dù nuôi cấy tảo ở môi trường nào thì tảo vẫn
chịu sự ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố sau:
2.4.1. Các yếu tố hóa học
2.4.1.1 Độ mặn
Nồng độ muối là yếu tố giới hạn sự phân bố của tảo vì các loài thích hợp với
các nồng độ khác nhau. Sự phân bố các loài tảo của các ngành tảo khác nhau ở các vực
nước có nồng độ muối khác nhau. Tảo lục có 90% sống ở nước ngọt và 10% sống ở
biển (Trịnh Trường Giang, 1997).
Chlorella là loài rộng muối, có thể sinh trưởng và phát triển tốt trong cả nước
ngọt và nước mặn.
13