Combined effects of nitrate concentration and illumination conditions on the growth of microalga Haematococcus pluvialis

Abstract

Viện Công nghệ sinh học, *ddhong60vn@yahoo.com TÓM TẮT: Vi tảo lục Haematococcus pluvialis được biết đến rộng rãi như là nguồn cung cấp astaxanthin tự nhiên. Nhiều vi sinh vật như nấm, địa y, vi khuẩn, vi tảo khác cũng có khả năng tổng hợp astaxanthin nhưng hàm lượng astaxanthin ở H. pluvialis được xem là cao nhất. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng kết hợp của nồng độ nitrate và chế độ chiếu sáng lên sinh trưởng của vi tảo H. pluvialis khi nuôi ở bình nhựa thể tích 10 lít. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi nồng độ nitrate trong môi trường nuôi cấy tăng lên gấp 4 lần thì mật độ tế bào cực đại tăng 25%, đạt 0,95 × 10 6 TB/ml. Đồng thời, nuôi cấy H. pluvialis trong môi trường có nồng độ nitrate cao và kết hợp với việc điều chỉnh chế độ chiếu sáng, làm mới môi trường đã được chứng minh là phương pháp hiệu quả để đạt mật độ tế bào cao. Mật độ tế bào cực đại của H. pluvialis đạt 3,2 × 10 6 TB/ml sau 22 ngày nuôi ở môi trường RM -4X (nồng độ NaNO 3 là 1200 mg/l), chiếu kết hợp ánh sáng trắng và UV với cường độ chiếu tương ứng là 4,3 klux và 1,4 klux, chu kỳ sáng tối 16:8 giờ trong đó 10 giờ chiếu ánh sáng trắng và 6 giờ chiếu ánh sáng trắng kết hợp UV là 6 giờ. Ở công thức chiếu sáng với cường độ 2,5 klux, chu kỳ sáng tối 12:12 và công thức chiếu sáng với cường độ cao (4,3 klux), chu kỳ sáng tối 16:8 giờ, mật độ tế bào cực đại đạt tương ứng là 0,9 × 10 6 TB/ml và 1,8 × 10 6 TB/ml sau 19 ngày nuôi cấy.Từ khóa: Haematococcus pluvialis, astaxanthin, chế độ chiếu sáng, làm mới môi trường, nitrate. MỞ ĐẦUAstaxanthin (3, 3'-dihydroxy β, β carotene -4,4 -dione) là một sắc tố, dẫn xuất của β-carotene, có giá trị kinh tế cao được sử dụng phổ biến trong nuôi trồng thủy sản và công nghiệp thực phẩm, thực phẩm chức năng. Hoạt tính chống oxy hóa của chúng cao hơn gấp 10 lần so với các loại carotenoit khác như β-carotene, zeaxanthin, lutein, canthaxanthin và cao hơn gấp 500 lần so với α-tocopherol [20]. Bên cạnh đó, do khả năng ngăn chặn một số loại ung thư, kích thích hệ thống miễn dịch cao hơn so với β-carotene và α-tocopherol nên hiện nay, ứng dụng của astaxanthin còn được mở rộng trong lĩnh vực y dược học [14,16,20]. Mặc dù một số loài vi sinh vật như nấm men Phaffia rhodozyma có khả năng tổng hợp astaxanthin nhưng hàm lượng astaxanthin nội bào của chúng rất thấp [1,4]. Trong khi đó, vi tảo lục Haematococcus pluvialis có khả năng tích lũy astaxanthin lên tới trên 4% sinh khối khô [10]. Vì vậy, hiện nay sản xuất astaxanthin từ loài vi tảo này đang được đặc biệt quan tâm nghiên cứu [2,5,6,13,19]. Tuy nhiên, việc sản xuất astaxanthin hiệu quả từ loài vi tảo này còn gặp nhiều khó khăn bởi vì chúng có tốc độ sinh trưởng thấp và nhạy cảm với sự thay đổi của điều kiện nuôi cấy. Hầu hết tế bào vi tảo đều duy trì ở trạng thái sinh dưỡng, tích lũy rất ít hoặc không tích lũy astaxanthin khi nuôi ở điều kiện thích hợp. Tuy nhiên, dưới điều kiện stress, tế bào chuyển sang dạng bào nang không chuyển động và khi được kích thích phù hợp tế bào tảo có thể tích lũy một lượng lớn astaxanthin. Vì vậy, điều kiện cho tế bào sinh trưởng...

Growth optimization of Synechococcus elongatus PCC7942 in lab flasks and a 2‐D photobioreactor

“…Calculation of the Péclet number for each condition (Figure ) showed that selecting a flow rate of 1 L/min provided the necessary CO 2 transfer while sustaining good axial liquid mixing. This is equivalent to 1 vvm, which is commonly used in airlift photobioreactors . Keeping the flow rate and temperature constant at 1 L/min and 33 °C will allow for a reduced number of runs and greater focus on the effects of light intensity and inlet CO 2 concentration on the growth of Synechococcus PCC7942.…”