Tải bản đầy đủ

NGHIÊN CỨU CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ CAROTENOID TỪ TẢO CHLORELLA

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ CAROTENOID
TỪ TẢO CHLORELLA

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ BÔNG
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2008 - 2012

Tháng 08/2012
i


NGHIÊN CỨU CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ CAROTENOID TỪ TẢO
CHLORELLA

Tác giả


NGUYỄN THỊ BÔNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS. Trương Vĩnh

Tháng 8 năm 2012
ii


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trương Vĩnh, trưởng bộ môn Công nghệ hóa
học, người thầy kính yêu đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý giá
trong suốt quá trình thực hiện, thầy luôn nhắc nhở, sửa chữa những sai sót và cũng
không ngừng động viên tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến cô Vũ Ngọc Hà Vi cùng toàn thể quý thầy cô trong Bộ
môn Công nghệ hóa học đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Vinh Lang, khoa Khoa học cơ
bản, đã tận tình giúp đỡ, cho phép tôi được thực tập tại khoa để tôi có thể hoàn thành
khóa luận một cách tốt nhất.
Con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ đã nuôi dạy con khôn lớn để con có được
thành quả như ngày hôm nay.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên lớp DH08HH đã giúp đỡ tôi trong
quá trình thực hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8/2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Bông

iii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu chiết chlorophyll và carotenoid từ tảo Chlorella” được tiến
hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ hóa học, trường Đại học Nông Lâm TP.
Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 2/2012 đến tháng 8/2012.
Phần nghiên cứu của đề tài bao gồm các thí nghiệm sau:
• Khảo sát ẩm độ của nguyên liệu tảo chlorella sau khi ly tâm loại bỏ nước ở tố


độ 4000 vòng/phút trong 6 phút.
• Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết đến lượng chlorophyll
và carotenoid thu được sau quá trình chiết.
• Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến lượng chlorophyll và carotenoid
thu được sau quá trình chiết.
• Nghiên cứu định danh các thành phần sắc tố trong dịch chiết sau quá trình chiết.
• Thử nghiêm tách chlorophyll và carotenoid bằng sắc ký cột.
Kết quả thu được như sau:
• Nguyên liệu tảo chlorella sau khi ly tâm loại bỏ nước ở tố độ 4000 vòng/phút
trong 6 phút có độ ẩm 83.21

%

• Loại dung môi tối ưu cho quá trình chiết là N,N-Dimethylformamide với thời
gian chiết tối ưu là 180 phút.
• Tốc độ đồng hóa tốt nhất để thu được hàm lượng chlorophyll và carotenoid cao
là 20000 vòng/phút.
Các số liệu thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm STATGRAPHICS 7.0

iv


ABSTRACT
The thesis “Research of the extraction of chlorophyll and carotenoid in chlorella
algae” was conducted in the laboratory of Chemical Technology department, Nong
Lam University. Ho Chi Minh city, from 2/2012 to 8/2012.
The thesis includes these experiment:
• Studying moisture content of the Chlorella algae after centrifugation in 4000
rpm for 6 minutes.
• Studying the effect of solvent and time extractive on the amount of chlorophyll
and carotenoid obtained after the extraction.
• Studying the effect of assimilation rate to the amount of chlorophyll and
carotenoid obtained after the extraction.
• Identified the pigment components in the extraction.
• Separation of chlorophyll and carotenoid by column chromatography.
The results were as follows:
• Ingredients chlorella algae after centrifugation to remove water in 4000 rpm in
6 minutes is 83.21 ± 0.97% moisture.
• Optimal solvent for the extraction is N, N-dimethylformamide with optimum
extraction time at 180 minutes.
• High – speed blender at 20000rpm to obtain high levels of chlorophyll and
carotenoid.

v


MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ............................................................................................................... iii
TÓM TẮT .....................................................................................................................iv
ABSTRACT…………………….……………………………………………. ………iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................ixi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..........................................................................................ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH ...........................................................................................xi
DANH SÁCH PHỤ LỤC .......................................................................................... xiii
Chương 1: MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1

1.2.

Mục đích của đề tài: ........................................................................................ 2

1.3.

Nội dung đề tài: ................................................................................................ 2

1.4.

Yêu cầu: ............................................................................................................ 2

Chương 2: TỔNG QUAN ............................................................................................. 3
2.1

Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella ......................................................... 3

2.1.1.

Phân loại..................................................................................................... 3

2.1.2.

Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục ............................ 3

2.2.

Sơ lược về chlorophyll. .................................................................................. 10

2.2.1.

Khái niệm ................................................................................................. 10

2.2.2.

Cấu tạo và phân loại ................................................................................. 10

2.2.3.

Tính chất của chlorophyll ......................................................................... 11
vi


2.3.

Sơ lược về carotenoid .................................................................................... 14

2.3.1.

Lịch sử và khái niệm về carotenoid .......................................................... 14

2.3.2.

Phân loại carotenoid .................................................................................. 14

2.3.3.

Tính chất của carotenoid ........................................................................... 16

2.4.

Tách chiết và tinh chế chlorophyll và carotenoid ....................................... 17

2.5.

Phương pháp phân tích, đo đạt các chỉ tiêu. ............................................... 18

Chương 3 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................... 23
3.1.

Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm ............................................... 23

3.2.

Vật liệu, hóa chất và thiết bị. ...................................................................... 233

3.2.1.

Nguyên liệu:. ............................................................................................. 23

3.2.2.

Hóa chất: ................................................................................................... 23

3.2.3

Thiết bị: ..................................................................................................... 24

3.3.

Quy trình thực hiện ....................................................................................... 24

3.4.

Phương pháp thí nghiệm:.............................................................................. 26

3.4.1.

Thí nghiệm 1: Khảo sát hàm lượng nước có trong nguyên liệu tảo tươi sau

khi li tâm. ................................................................................................................ 26
3.4.2.

Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết

đến quá trình chiết chlorophyll và carotenoid từ tảo Chlorella. ............................ 27
3.4.3.

Thí nghiệm 3: Xác định tốc độ đồng hóa tối ưu cho quá trình chiết các sắc

tố.

................................................................................................................... 28

3.4.4.

Thí nghiệm 4: Định danh chlorophyll và carotenoid bằng phương pháp

sắc ký bản mỏng .................................................................................................... .30
3.4.5.

Thí nghiệm 5: thử nghiệm tách chlorophyll và carotenoid từ tảo chlorella

bằng phương pháp sắc ký cột: ................................................................................ 33
vii


Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 34
4.1.

Ẩm độ của nguyên liệu: ................................................................................. 34

4.2.

Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian ngâm chiết đến

hàm lượng chlorophyll và carotenoid trích ly ....................................................... 35
4.3.

Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đền khả năng chiết các

sắc tố ......................................................................................................................... 40
4.4.

Thí nghiệm 4: Thử nghiệm định danh các sắc tố của tảo bằng phương

pháp sắc ký bản mỏng ............................................................................................ 44
4.5.

Thí nghiệm 5: Thử nghiệm tách chlorophyll và carotenoid bằng sắc ký

cột

......................................................................................................................... 46

Chương 5:KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 48
5.1.

Kết luận ........................................................................................................... 48

5.2.

Đề nghị ............................................................ Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 50
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 52

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chl.a:

Chlorophyll a

Chl.b:

Chlorophyll b

Ca:

Carotenoid

[Chl.a]:

Nồng độ chlorophyll a trong dịch chiết

[Chl.b]:

Nồng độ chlorophyll b trong dịch chiết

[Ca]:

Nồng độ carotenoid trong dịch chiết

N,N-DMF:

N,N- Dimethylformamide

ANOVA:

Analysis of Variance

TN:

Thí nghiệm

DMSO:

Dimethyl sulfoxide

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella ............................................... 8
Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella ...................................................... 9
Bảng 2.3: So sáng các đặc trưng của kỹ thuật sắc ký.................................................... 21
Bảng 4.1: Độ ẩm của nguyên liệu ................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.2: Kết quả đo độ hấp thu tại các bước sóng khác nhau ...Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.3: Kết quả tính toán nồng độ chlorophyll và carotenoid có trong dịch chiết
...................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.4: Lượng chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid trong 1 gam tảo khô.. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.5: Kết quả đo độ hấp thu tại các bước sóng khác nhau .................................... 41
Bảng 4.6: Kết quả tính toán cho hàm lượng chlorophyll và carotenoid có trong dịch
chiết .............................................................................................................. 42
Bảng 4.7: Kết quả khối lượng các sắc tố tính theo 1gam tảo khô……………………..44
Bảng 4.7: Giá trị Rf........................................................................................................ 45
Bảng 4.8: Kết quả theo thứ tự giải ly trên cột…………………………..……………...46
Bảng 4.9: Kết quả thể tích các sắc tố giải ly……….…………………………………..47

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Các pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo (Lavens và Sorgeloos, 1996) ............ 5
Hình 2.2: Một vài hình ảnh Chlorella ............................................................................ 6
Hình 2.3: Công thức cấu tạo của chlorophyll................................................................. 7
Hình 2.4: Công thức cấu tạo chlorophyll b .................................................................. 10
Hình 2.5: Công thức cấu tạo của β- carotene ............................................................... 15
Hình 2.6: Công thức cấu tạo của lycopen .................................................................... 16
Hình 3.1:Sơ đồ quy trình nghiên cứu………………………………………………..…25
Hình 3.2: Chấm mẫu lên bản mỏng……………………………………………… ...... 32
Hình 3.3: Kỹ thuật giải ly kiểu dung môi đi lên nhờ lực mao dẫn…………………….33
Hình 4.1: Mẫu tảo tươi sau khi li tâm để tách nước: .... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2: Nồng độ chlorophyll a được chiết trong dung môi với thời gian chiết khác
nhau…………………………………… .................................. ………………..37
Hình 4.3: Nồng độ chlorophyll b được chiết trong dung môi với thời gian chiết khác
nhau……………………… …

…………………………………………….37

Hình 4.4: Nồng độ carotenoid được chiết trong dung môi với thời gian chiết khác
nhau…………………………………………………………………………….38
Hình 4.5:Dịch chiết sắc tố trong dung môi N,N-DMF Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6: Ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa đến hàm lượng chlorophyll và carotenoid trong
dịch chiết…………………………………………………………………….…..43
Hình 4.7: Hình ảnh các sắc tố trên bản mỏng .............................................................. 46
Hình 4.8: Dịch sắc tố sau khi tách bằng sắc ký cột ...................................................... 47
xi


DANH SÁCH PHỤ LỤC
Phụ lục 1: kết quả cho thí nghiệm đo độ ẩm của tảo sau li tâm…………………

52

Phụ lục 2: Bảng AVOVA ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết lên hàm
lượng chlorophyll a thu được……………………………………………………..

52

Phụ lục 3: Bảng AVOVA ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết lên hàm
lượng chlorophyll b thu được……………………………………………………

53

Phụ lục 4: Bảng AVOVA ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết lên hàm
lượng carotenoid thu được……………………………………………………….

53

Phụ lục 5:Bảng tính giá trị trung bình ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết
lên hàm lượng chlorophyll a thu được………………………………………….

54

Phụ lục 6: Bảng tính giá trị trung bình ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết
lên hàm lượng chlorophyll b thu được………………………………………….

54

Phụ lục 7: Bảng tính giá trị trung bình ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian chiết
lên hàm lượng carotenoid thu được……………………………………………..

55

Phụ lục 8: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến
hàm lượng chlorophyll a thu được……………………………………………….

55

Phụ lục 9: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi đến
hàm lượng chlorophyll a thu được………………………………………………… 56
Phụ lục 10: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến
hàm lượng chlorophyll b thu được………………………………………………… 56
Phụ lục 11: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi đến
hàm lượng chlorophyll b thu được…………………………………………………. 57
xii


Phụ lục 12: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi đến
hàm lượng carotenoid thu được…………………………………………………..

57

Phụ lục 13: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến
hàm lượng carotenoid thu được…………………………………………………… 58
Phụ lục 14: Bảng AVOVA ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng chlorophyll
a thu được…………………………………………………………………………. 58
Phụ lục 15: Bảng AVOVA ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng chlorophyll
b thu được………………………………………………………………………… 59
Phụ lục 16: Bảng AVOVA đánh giá ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng
carotenoid thu được……………………………………………………………

59

Phụ lục 17: Bảng giá trị trung bình ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng
chlorophyll a thu được…………………………………………………………

60

Phụ lục 18: Bảng giá trị trung bình ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng
chlorophyll b thu được…………………………………………………………

60

Phụ lục 19: Bảng giá trị trung bình ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên hàm lượng
carotenoid thu được………………………………………………………………

60

Phụ lục 20: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên
hàm lượng chlorophyll a thu được……………………………………………….

61

Phụ lục 21: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên
hàm lượng chlorophyll b thu được………………………………………………..

61

Phụ lục 22: Bảng trắc nghiệm phân hạng khảo sát ảnh hưởng của tốc độ đồng hóa lên
hàm lượng carotenoid thu được…………………………………………………..

xiii

62


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Chlorella rất giàu protein, vitamin và các khoáng chất. Các protein của loài tảo

này có chứa tất cả các amino acid cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của người và động
vật. Đặc biệt trong tảo chlorella có chứa rất nhiều chlorophyll và carotenoid. Chlorella
có hàm lượng chlorophyll khá cao so với bất kỳ thực vật quang hợp nào được biết đến
trên trái đất. Chlorophyll giữ vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, là chất đầu
tiên nhận năng lượng ánh sáng cho hệ quang hợp. Chlorophyll hấp thu ánh sáng chuyển
về dạng năng lượng ATP, trong quá trình xảy ra các phản ứng chuyển dịch electron (phản
ứng oxy hóa khử) tạo thành các sản phẩm oxy hóa khử. Và trong cơ thể tảo, carotenoid
đóng vai trò như sắc tố bổ trợ quang hợp và là tác nhân bảo vệ tế bào khỏi tác hại của ánh
sáng quá cao. Đây là các sắc tố được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và
dược phẩm.
Có rất nhiều phương pháp chiết tách chlorophyll đã được công bố. Một số tác giả
như Karsten, Schumann, Haubner, & Klausch, (2005) đã dùng dung dịch acetone 90% để
ly trích chlorophyll trên tảo. Các tác giả này đã dùng hạt micro-bead trong qua trình đồng
hóa để tăng khả năng phá vách tế bào lên gấp 3 lần so với các phương pháp khác. Hiệu
suất thu hồi chlorophyll trong nghiên cứu này đạt 39 – 85%. Trong một nghiên cứu khác,
Ronen và Galun, (1984) đã dùng dimethyl sulfoxide (DMSO) để tách chiết chlorophyll từ
địa y (Ramalina duriaei). Ronen và các cộng sự cũng sử dụng dung dịch aceton 90% có
bổ sung MgCO3 để tách chlorophyll ở nhiệt độ lạnh và tránh ánh sáng. Bên cạnh đó, các
nhà nghiên cứu Nhật bản như Irijama, Shiraki và Yoshiura, (2011) cũng tiến hành nghiên

1


cứu tách chiết chlorophyll từ rau chân vịt (spinach) bằng dung môi aceton, methanol
trong điều kiện lạnh và tối.
Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Vĩnh, tôi đã thực hiện đề tài “NGHIÊN
CỨU CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ CAROTENOID TỪ TẢO CHLORELLA”. Trong
khuôn khổ nghiên cứu này, một số dung môi khác nhau và các điều kiện tách chiết khác
nhau được đưa vào thử nghiệm. Thông qua kết quả thực nghiệm, ảnh hưởng của điều
kiện tách chiết khác nhau sẽ được đánh giá và so sánh từ đó rút ra điều kiện phù hợp nhất
được sử dụng để tách chiết chlorophyll và carotenoid từ tảo Chlorella. Những kết quả của
đề tài hi vọng sẽ mang lại nhiều triển vọng trong việc chiết tách các chất màu từ thiên
nhiên để ứng dụng trong các lĩnh vực thực phẩm và y dược.
1.2.

Mục đích của đề tài:
Tìm ra các điều kiện chiết chlorophyll và carotenoid từ tảo Chlorella bằng phương

pháp ngâm dầm trong điều kiện lạnh và tối.
1.3.

Nội dung đề tài:
Khảo sát loại dung môi dùng để chiết chlorophyll và carotenoid từ tảo chlorella.
Tiến hành thí nghiệm để tìm ra được thời gian chiết và tốc độ đồng hóa thích hợp

để thu được hàm lượng chlorophyll và carotenoid cao nhất.
1.4.

Yêu cầu:
Tìm được phương pháp chiết hợp lý để thu được nhiều chlorophyll và carotenoid

nhất và ít bị biến đổi nhất.
Tìm được hệ dung môi thích hợp cho quá trình chiết tách.
Tìm được thời gian hợp lý để chiết được nhiều chlorophyll và carotenoid nhất.

2


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1.

Lịch sử nghiên cứu về tảo lục Chlorella

2.1.1. Phân loại
Lãnh giới:

Plantae (thực vật).

Ngành:

Cholophyta

Lớp:

Chlorophyceae

Bộ:

Chlorococcales

Họ:

Oocystaceae

Chi:

Chlorella

Loài:

Chlorella vulgaris

2.1.2. Hình thái và các đặc điểm sinh học về ngành tảo lục
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”.
Chlorella là một loại rong đã xuất hiện cách đây 2,5 tỷ năm và là dạng sống đầu tiên
có nhân. Kích thước của tảo chỉ bằng tế bào hồng cầu người. 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. Quá trình sinh sản nói chung được chia thành nhiều bước: Sinh trưởng – trưởng
thành – thành thục – phân chia.
Sự tăng trưởng của tảo là biểu hiện cho sự gia tăng về số lượng so với số lượng tảo
cấy ban đầu (Pelczar và cộng sự, 1977; Pinij Kungvanki, 1988; trích bởi Trần Thị Mỹ
Xuyên, 2008). Sự tăng trưởng của các vi tảo nói chung và Chlorella nói riêng nuôi trong
điều kiện vô trùng đều thông qua 5 pha như sau:
3


• Pha log (pha chậm hoặc cảm ứng)
Sau khi cấy vào môi trường nuôi, quần thể tạm thời không thay đổi. Điều này
không có nghĩa là các tế bào không hoạt động. Việc chậm phát triển là do sự thích
nghi sinh lí của chuyển hóa tế bào để phát triển, như mức tăng enzyme và các chất
chuyển hóa liên quan đến sự phân chia tế bào và cố định cacbon, ở giai đoạn này
các tế bào cũng gia tăng về kích thước của chúng. Ở cuối pha này, mỗi sinh vật bắt
đầu phân chia.
• Pha log (pha sinh trưởng theo hàm số mũ)
Ở pha này, mật độ tế bào tăng như là hàm số của thời gian theo hàm logarit:
Ct = Co*emt

(2.1)

Với Co và Ct là các nồng độ tế bào tại thời điểm 0 và t tương ứng với m là tốc độ sinh
trưởng đặc thù. Tốc độ sinh trưởng đặc thù phụ thuộc chủ yếu vào loài tảo, cường độ ánh
sáng và nhiệt độ. Nếu nuôi trong các điều kiện tối ưu, tốc độ tăng trưởng là tối đa trong
suốt giai đọan này.


Pha giảm tốc độ sinh trưởng (pha ngừng tăng trưởng tương đối)

Sự phân chia tế bào sẽ chậm lại khi các điều kiện về dinh dưỡng, ánh sáng, độ pH,
CO2 hoặc các yếu tố lý hóa khác bắt đầu hạn chế sự sinh trưởng.


Pha ổn định

Tại đây sự tăng trưởng theo pha hàm số mũ dần bắt đầu ngừng lại sau vài giờ hoặc vài
ngày. Quần thể duy trì ở mức ít hơn hoặc nhiều hơn ở một giá trị không đổi nào đó trong
một thời gian, có thế đó là kết quả của sự ngừng phân chia hoàn toàn hoặc phân chia để
bù vào số tế bào bị chết.


Pha suy tàn

Ở giai đoạn này các nhà nuôi tảo đều không mong muốn tuy nhiên không thể tránh
khỏi giai đoạn này. Đây là giai đoạn mà các tế bào tảo chết nhanh hơn là tốc độ sản sinh
ra tế bào mới. Do chất lượng nước bị giảm, nguồn dinh dưỡng bị cạn kiệt đến mức không
4


thể duy trì được sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Lúc này mật độ tế bào giảm theo
cấp số nhân và việc nuôi cũng kết thúc.
Sự tăng trưởng ổn định chỉ có thể đạt đến giá trị tối đa khi được nuôi dưới những điều
kiện tăng trưởng tối ưu đặc biệt là về nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng. Nhưng nếu
chuyển sang môi trường không thích hợp thì mật độ tảo sẽ giảm đi một cách đáng kể.
Vấn đề cấp thiết trong việc nuôi tảo là phải kiểm soát được điều kiện nuôi. Điều kiện
này chỉ có thể đạt được khi nuôi trong điều kiện môi trường được vô trùng, kiểm soát
không khí và cường độ chiếu sáng, nhiệt độ, pH có thể thay đổi theo ý muốn.
Vấn đề cần quan tâm trong sự suy tàn của tảo có thể do một số nguyên nhân như thiếu
nguồn dưỡng chất, thiếu CO2, nhiệt độ cao, pH không ổn định do tình trạng nhiễm bẩn từ
không khí. Yếu tố then chốt giúp thành công trong nuôi tảo là duy trì tảo nuôi luôn ở pha
log, có thể nói đây là pha luôn ổn định về số lượng và chất lượng

Hình 2.1: Các pha tăng trưởng trong nuôi vi tảo (Lavens và Sorgeloos, 1996)
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 dioxide, nước,
ánh sáng mặt trời, và một lượng nhỏ các khoáng chất để tái sản xuất.
5


Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyll a và b, xanthophyll, hình thái rất đa dạng có
loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng
ống…phần lớn có màu lục như cỏ. Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới, hình trụ, hình
sao…. Thường có 2 - 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Phần lớn có một hay nhiều
pyrenoid nằm trong sắc lạp. Nhiệm vụ chủ yếu của pyrenoid là tổng hợp tinh bột. Trên
sắc lạp của tảo lục đơn bào hay tế bào sinh sản di động của tảo lục có sợi lông roi (tiêm
mao) dài bằng nhau và trơn nhẵn. Có loại trên bề mặt lông roi có một hay vài tầng vẫy
nhỏ. Lông roi của tế bào di động ở tảo lục thường có hai sợi, một số ít có bốn sợi, 8 sợi
hay nhiều hơn. Cũng có khi chỉ có một sợi lông roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân.
Một số ít có nhiều nhân. Thành tế bào của tảo lục chủ yếu chứa cellulose.

Hình 2.2: Hình ảnh tảo Chlorella

6


Hình 2.3 : Cấu tạo tảo Chlorella
Nucleus: Nhân

Cell walls: Vách tế bào

Nuclear envelope: Màng nhân

Chloroplast: Thể sắc tố

Starch: Tinh bột

Mitochondria: Ty thể

(Nguồn: http://wwwvietsciences.free.fr/khaocuu/Nguyenlandung/vitao01.htm)

2.1.3. Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tế bào Chlorella tùy thuộc vào tốc độ sử dụng môi trường
dinh dưỡng trong quá trình phát triển

7


Bảng 2.1 Thành phần hóa học chứa trong tảo Chlorella
(Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)
Thành phần

Hàm lượng

Protein tổng số

40 – 60 %

Gluxit

25 – 35 %

Lipid

10 – 15 %

Sterol

0,1- 0,2 %

Sterin

0,1- 0,5 %

β-Caroten

0,16 %

Xanthophyll

3,6 – 6,6 %

Chlorophyll a

2,2 %

Chlorophyll b

0,58 %

Tro

10 – 34 %

Vitamin B1

18,0 mg/gr

C

0,3 – 0,6 mg/gr

K

6 mg/gr

B6

2,3 mg/100gr

B2

3,5 mg/100gr

B12

7 - 9 mg/100gr

Niacin

25 mg/100gr

Acid Nicotinic

145 mg/100gr

8


Bảng 2.2: Thành phần aminoacid (%) của Chlorella
(Webb 1983; Nguyễn Hữu Đại,1999)

Aminoacid

Đơn vị (%)

Arginine

5,17

Aspartic

9,24

Threonine

5,44

Serine

5,32

Glutamic acid

15,10

Proline

5,19

Glucine

9,23

Alanine

10,97

Valine

6,24

Cystein

0,40

Methionine

0,22

Isoleucine

4,08

Leucine

8,30

Tyrocine

2,47

Phenyl

4,12

Lycine

5,63

Trytophan

1,23

Histidine

1,59

Taurin

0,04
(Nguồn: http://www.tuberosr.com/chlorella.htm)

2.1.4. Vai trò của tảo:
Vi tảo có vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất, có nhiều thành tựu ứng
dụng trong dời sống và trong lĩnh vực di truyền như:
9


- Sử dụng vi tảo trong dinh dưỡng cho người và động vật.
- Khai thác các hoạt chất từ tảo: Vitamin, lipit, sắc tố, cacbonhydrat, chất chống oxy
hóa…
- Sử dụng làm phân bón sinh học.
- Tảo xử lý nước thải
- Tạo nguồn năng lượng sạch
- Nâng cao giá trị dinh dưỡng của sinh khối vi tảo nuôi trồng công nghiệp thông qua
việc tạo dòng gen mã hóa tổng hợp Protein giàu các axit amin không thay thế hoặc khai
thác các siêu chủng sản xuất vitamin, các cắc tố quý.
- Ứng dụng trong thực phẩm và trong y học
- Nghiên cứu đa dạng chủng loài.
2.2.

Sơ lược về chlorophyll.

2.2.1. Khái niệm: Chlorophyll là sắc tố màu xanh giúp tảo sử dụng ánh sáng mặt
trời trong quá trình quang hợp, tổng hợp CO2 và H2O thành carbohydrate và
tái tạo lại nguồn oxy cho trái đất.
2.2.2. Cấu tạo và phân loại: Công thức chlorophyll nằm trên mặt phẳng là một
phức chất có nguyên tố trung tâm là magie (Mg) tạo nối với 4 nguyên tử nitơ
(N) ở 4 vòng pyrole liên kết nhau bởi các nối methane.
Chlorophyll có nhiều loại, trong đó có hai loại phổ biến là chlorophyll a và
chlorophyll b:
- Chlorophyll a có công thức phân tử: C55H72O4N4Mg

10


Hình 2.4: Công thức cấu tạo của chlorophyll
Chlorophyl b có công thức phân tử: C55H70O6N4Mg

Hình 2.2: Công thức cấu tạo chlorophyll b
Trong thực vật, hai loại này thường có tỉ lệ tương ứng là 3Chl.a : 1Chl.b
Chlorophyll a và chlorophyll b khác nhau ở vị trí C3. Loại chlorophyll a chứa nhóm
methyl-CH3, loại chlorophyll b chứa nhóm fomyl – CHO
2.2.3. Tính chất của chlorophyll:


Tính chất vật lý:

- Chlorophyll ở trong tế bào không bị mất màu vì nằm trong phức hệ protein và
lipid, nhưng dung dịch chlorophyll ngoài ánh sáng và trong môi trường có oxy phân tử
thì bị mất màu do bị oxy hóa dưới tác dụng của ánh sáng. Quang phổ hấp thụ của
chlorophyll là 400 – 700 nm ( có hai vùng hấp thụ 430 nm cho màu xanh lam, 662 nm

11


cho màu đỏ). Màu xanh đặc trưng của chlorophyll do kết quả sự hấp thụ ở vùng quang
phổ xanh và đỏ.
- Có màu xanh lá cây, nó thường che các sắc tố khác như carotenoid, anthocyanin…
- Rất dễ biến màu khi thực vật biến đổi sinh lý (thay đổi mùa, sau thu hoạch…)
- Không tan trong nước nhưng khi đứt nối phytol nó trở thành tan trong nước. Tan
trong dung môi hữu cơ phân cực
- Khó giữ ổn định trong bảo quản.
- Khi tế bào sống chlorophyll ở dạng phức chất với protein, khi tế bào chết protein
biến tính, chlorophyll tách ra và dễ tham gia phản ứng hóa học.


Tính chất hóa học:

- Tác dụng của nhiệt độ và acid:
Dưới tác dụng của nhiệt độ và môi trường acid của dịch bào, màu xanh bị mất đi.
Một mặt là protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là do liên kết giữa
chlorophyll và protein bị đứt làm chlorophyll dễ bị hydro thay thế tại vị trí Mg để thành
lập chất pheophytin có màu olive. Chlorophyll b bền nhiệt hơn chlorophyll a.
Trong môi trường acid mạnh, đun nóng, pheophytin có thể bị thủy phân liên kết
ester với rượu tạo thành hợp chất pheophorbide.
- Tác dụng với kiềm:
Khi chlorophyll tác dụng với kiềm nhẹ (carbonate kiềm, kiềm phổ), hợp chất kiềm
sẽ trung hòa acid, muối acid của dịch bào tạo nên môi trường kiềm làm cho chlorophyll
bị xà phòng hóa tạo rượu phytol, methanol và muối của acid chlorophylic. Các acid
chlorophylic và muối của chúng đều có màu xanh đậm.
Các hợp chất muối hay acid có Mg ở trung tâm còn giữ màu xanh lá cây. Tuy nhiên
pH cao sẽ làm cho các vitamin như B 1, C sẽ bị hư hỏng nhanh chóng.
- Tác dụng của enzyme:
Enzyme chlorophyllase xúc tác thủy phân chlorophyll tạo thành chlorophyllide và
giải phóng rượu phytol. Enzyme này thường được định vị trong các sắc lạp, khá bền với
nhiệt. Nhiệt độ tối thích của enzyme này là 60oC – 82oC, độ hoạt động giảm ở nhiệt độ
12


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×