Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis

Bài viết Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis được tiến hành nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của các hạt nano oxalate đến sự sinh trưởng ở vi tảo H. pluvialis từ đó có cái nhìn bao quát hơn về tiềm năng ứng dụng của các hạt nano trong nuôi cấy vi tảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nano oxalate đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM - HỘI NGHỊ KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ 5 DOI: 10.15625/vap.2022.0055 ẢNH HƯỞNG CỦA NANO OXALATE ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VI TẢO Haematococcus pluvialis Đỗ Thị Yến 1, Đinh Công Duy Hiệu 2, Trần Nguyễn Quỳnh Anh1,2, 0F 1F Trịnh Đăng Mậu1,2,* Tóm tắt. Vi tảo Haematococcus pluvialis được báo cáo là nguồn sản xuất chính astaxanthin tự nhiên cho đến hiện tại. Môi trường BBM tiêu chuẩn được xử lý với các nồng độ khác nhau của các hạt nano oxalate (Fe, Zn, Cu) được sử dụng để đánh giá mức độ sinh trưởng của vi tảo trong 5 ngày. Nano oxalate có thể thúc đẩy tốc độ sinh trưởng của vi tảo H. pluvialis ở các nồng độ phù hợp. Hiệu quả kích thích sinh trưởng cao nhất đạt được ở nghiệm thức bổ sung nano Fe 54 µM với tốc độ sinh trưởng lên đến 0,288 ± 0,027/ngày và được duy trì ở các nồng độ 18 µM và 90 µM với khác biệt không đáng kể. Tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis cũng được cải thiện ở nồng độ thấp của nano Zn (15 - 30 µM) và nano Cu 3,12 µM. Bổ sung nano Cu 3,12 µM đã kích thích sinh trưởng của tảo đạt 0,253 ± 0,002/ngày. Nồng độ tối ưu của nano Zn cho sinh trưởng của tảo là 30 µM với tốc độ sinh trưởng tương ứng đạt 0,275 ± 0,003/ngày. Kết quả cho thấy tiềm năng trong việc sử dụng các hạt nano oxalate trong nuôi cấy H. pluvialis nhằm sản xuất thương mại astaxanthin – hợp chất sinh học có hoạt tính chống oxy hóa cao. Từ khóa: Astaxanthin, Haematococcus pluvialis, nano, sinh trưởng. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Haematococcus pluvialis là vi tảo lục sống ở các thủy vực nước ngọt. Trong một số điều kiện stress nhất định, chúng có khả năng tích lũy một lượng lớn sắc tố astaxanthin - hợp chất chống oxy hóa mạnh có giá trị thương mại cao (Boussiba, 2000). Tốc độ sinh trưởng chậm là một trong những vấn đề chính trong quá trình sản xuất astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluvialis. Vi tảo này được ghi nhận có tốc độ sinh trưởng và mật độ tế bào cuối cùng tương đối thấp trong điều kiện tăng trưởng tối ưu (Fàbregas et al., 2000). Hạt nano là các hạt với kích thước 504 BÁO CÁO KHOA HỌC VỀ NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY SINH HỌC Ở VIỆT NAM kích thích sinh trưởng và thúc đẩy sự tích tụ các hợp chất có giá trị ở vi tảo. Tuy nhiên, các ứng dụng của vật liệu nano trong công nghệ sinh học tảo vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Hiện tại, chúng ta còn biết rất ít về các phương pháp tiếp cận thử nghiệm và kiểm soát các đặc điểm của hạt nano để ứng dụng trong nuôi cấy tảo. Trên cơ sở đó, nghiên cứu này được tiến hành nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của các hạt nano oxalate đến sự sinh trưởng ở vi tảo H. pluvialis từ đó có cái nhìn bao quát hơn về tiềm năng ứng dụng của các hạt nano trong nuôi cấy vi tảo. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chủng vi tảo Haematococcus pluvialis được chuyển giao từ Phòng Công nghệ tảo thuộc Khoa Sinh - Môi trường, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. Giống vi tảo được nuôi cấy trên môi trường dinh dưỡng BBM đã được sửa đổi các nguồn Fe, Zn hoặc Cu trong 5 ngày. Nguồn Fe ban đầu (18μM FeSO4.7H2O) được thay thế bởi nano Fe ở các nồng độ 9; 18; 54 và 90 μM. Tương tự, nguồn Zn (30 μM ZnSO4.7H2O) và Cu (CuSO4.5H2O) lần lượt được thay thế bởi nano Zn (15; 30; 90 và 150 μM) và nano Cu (3,12; 6,29; 18,87; 31,45 μM). Các hạt nano được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm nano Fe (sắt III oxalate), nano Zn (kẽm oxalate), nano Cu (đồng oxalate) được cung cấp bởi Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, kích thước trung bình của các hạt khoảng 40 – 100 nm. Mẫu đối chứng trong thí nghiệm được chuẩn bị theo yêu cầu dinh dưỡng của môi trường BBM. Các mẫu thí nghiệm được nuôi trong bình 500 mL có chứa 250 mL môi trường BBM đã được thay đổi chứa nồng độ hạt nano khác nhau. Bình nuôi cấy được duy trì ở nhiệt độ 28 °C dưới chu kỳ quang 18 giờ sáng : 6 giờ tối và được chiếu sáng bằng đèn LED trắng với cường độ ánh sáng 2000 lux. Thí nghiệm được theo dõi trong 5 ngày với mật độ vi tảo ban đầu khoảng 60 ± 3 x103 tế bào/mL. Tốc độ sinh trưởng của tảo được xác định thông qua việc xác định mật độ tế bào ở ngày đầu và ngày cuối thí nghiệm. Mật độ tế bào tảo được xác định bằng cách đếm số lượng tế bào trên buồng đếm Neubauer với diện tích mỗi ô lớn (0,1 cm x 0,1 cm) và độ sâu 0,01 cm (V = 10-4 cm3 = 10-4 mL). Mật độ tế bào được tính theo công thức: ????ổ???????? ????ố ????ế ????à???? ???????? ????ả???? đế???? đượ???? ???? (????ế ????à????/????????) = 9 × 10−4 Trong đó, N là mật độ vi tảo (tế bào/mL) Tốc độ tăng trưởng (μ) trung bình sau 5 ngày nuôi của vi tảo trong thí nghiệm được xác định theo công thức của Abu-Rezq & cs. (1999): ln ( N t ) − ln ( N 0 ) µ= dt Trong đó: Nt là mật độ vi tảo ở ngày thứ 5, N0 là mật độ vi tảo ở ngày đầu và dt khoảng thời gian (ngày). PHẦN 2. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SINH HỌC PHỤC VỤ ĐỜI SỐNG VÀ PHÁT TRIỂN XÃ HỘI 505 Để đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa trong thống kê giữa các nghiệm thức nghiên cứu, phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm tra hậu định Tukey’s được sử dụng. Toàn bộ các phân tích thống kê được thực hiện trên phần mềm R (R Development Core Team, 2020). 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng của nano Fe đến sinh trưởng của vi tảo Haematococcus pluvialis Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nano Fe ảnh hưởng tích cực đến tốc độ sinh trưởng của H. pluvialis (Hình 1, Bảng 1). Tốc độ sinh trưởng trung bình ghi nhận được ở các nghiệm thức khảo sát đạt 0,2 ...