Nghiên cứu nhân sinh khối vi tảo haematococcus pluvialis và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp astaxanthin

Nội dung bài viết trình bày haematococcus pluvialis là loài vi tảo nước ngọt có khả năng tổng hợp astaxanthin... Astaxanthin có màu đỏ thuộc nhóm β-caroten có giá rất cao được dùng làm thuốc chống oxy hóa và chất tạo màu tự nhiên trong nuôi tôm, cua và cá hồi. Trong nghiên cứu này các yếu tố ảnh hưởng tốc độ sinh trưởng, vòng đời và khả năng tổng hợp astaxanthin của H. pluvialis được khảo sát. Kết quả đánh giá các môi trường C, RM và BBM cho thấy H. pluvialis sinh trưởng tốt nhất trong môi trường C với mật độ đạt cực đại 27,89×104 tế bào/ml.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu nhân sinh khối vi tảo haematococcus pluvialis và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp astaxanthin VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM   NGHIÊN CỨU NHÂN SINH KHỐI VI TẢO Haematococcus pluvialis VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TỔNG HỢP ASTAXANTHIN Đặng Phú Hoàng, Phạm Tú Anh, Nguyễn Đức Bách (*) Học viện Nông nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Haematococcus pluvialis là loài vi tảo nước ngọt có khả năng tổng hợp astaxanthin. Astaxanthin có màu đỏ thuộc nhóm β-caroten có giá rất cao được dùng làm thuốc chống oxy hóa và chất tạo màu tự nhiên trong nuôi tôm, cua và cá hồi. Trong nghiên cứu này các yếu tố ảnh hưởng tốc độ sinh trưởng, vòng đời và khả năng tổng hợp astaxanthin của H. pluvialis được khảo sát. Kết quả đánh giá các môi trường C, RM và BBM cho thấy H. pluvialis sinh trưởng tốt nhất trong môi trường C với mật độ đạt cực đại 27,89×104 tế bào/ml. Bổ sung NaNO3 699,2 mg/l vào môi trường C kích thích tăng sinh khối ở mật độ cao nhất 34,85×104 tế bào/ml. Các hormon thực vật, 1-naphthaleinacetic acid (NAA) và gibberellin (GA3) kích thích sinh trưởng của tế bào. Bổ sung NaCl từ 1 đến 2%, cường độ ánh sáng mạnh và salicylic acid (SA) đã kích thích H. pluvialis chuyển sang giai đoạn bào nang, tổng hợp và tích lũy astaxanthin. I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Trong điều kiện khí hậu thay đổi và diện tích đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp, nuôi sinh khối vi tảo đang và sẽ là một lĩnh vực có tiềm năng ứng dụng lớn. Trong số các loài tảo lục, H. pluvialis có khả năng tổng hợp astaxanthin được dùng phổ biến trong nuôi trồng thủy sản, công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và thực phẩm chức năng. Do nhu cầu sử dụng astaxanthin tự nhiên ngày càng tăng nên nhiều nước đã phát triển công nghệ sản xuất chất này từ vi tảo H. pluvialis ở quy mô công nghiệp như Israel, Trung Quốc (Aflalo, 2004). Quy trình nuôi H. pluvialis để thu astaxanthin gồm hai giai đoạn, nhân sinh khối (sinh dưỡng) và cảm ứng tổng hợp astaxanthin (bào nang). Để sản xuất được astaxanthin cần phải chủ động điều khiển cả hai giai đoạn này. Trên thực tế nhân sinh khối H. pluvialis rất khó vì tảo có tốc độ sinh trưởng thấp, dễ tạp nhiễm và nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường. 2.1. Vật liệu nghiên cứu Đến nay, nhiều nghiên cứu tìm điều kiện để tảo sinh trưởng nhanh, kéo dài giai đoạn sinh dưỡng và kích thích phân chia tế bào. Quá trình tích lũy astaxanthin có thể cảm ứng bởi các điều kiện tăng áp suất thẩm thấu, bổ sung salicylic acid (Boussiba và Voshak, 1991). Xuất phát từ vấn đề trên, nghiên cứu này nhằm xác định môi trường và điều kiện nuôi phù hợp để nhân sinh khối và cảm ứng astaxanthin ở H. pluvialis. Kết quả sẽ là cơ sở để nuôi thử nghiệm ở quy mô pilot ở giai đoạn tiếp theo. 1008 Chủng tảo H. pluvialis được lưu giữ tại Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Tảo được được lưu giữ trong môi trường RM, ở nhiệt độ 25°C, cường độ chiếu sáng 2000 lux, chu kì sáng tối 12/12 giờ. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Khảo sát môi trường tối ưu Khi tế bào H. pluvialis ở trạng thái sinh dưỡng (80 - 90% tổng số tế bào) trong môi trường RM, dịch nuôi được ly tâm ở 2500 g trong 5 phút để thu thế bào. Tế bào sau đó được đưa vào 200 ml môi trường C, RM hoặc BBM với mật độ 5×104 tế bào/ml ở bình tam giác ở nhiệt độ 25°C, cường độ chiếu ánh sáng 2 klux, chu kì sáng tối 12/12 giờ. Mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Sau mỗi 2 ngày nuôi, tốc độ sinh trưởng và hình thái được đo và quan sát dưới kính hiển vi. Tốc độ sinh trưởng của vi tảo H. pluvialis được đánh giá qua mật độ tế bào bằng buồng đếm Neubauer. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ sinh trưởng và tổng hợp astaxanthin Trên nền môi trường thích hợp, NaNO3 được bổ sung với hàm lượng khác nhau. Tốc độ sinh trưởng được đánh giá sau mỗi 2 ngày thông qua hàm lượng chlorophyll và astaxanthin. Ảnh hưởng của các chất điều tiết sinh trưởng, NAA và GA3 cũng được đến pha sinh trưởng của tảo cũng được khảo sát. Những Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai    yếu tố anh hưởng đến khả năng tổng hợp astaxanthin bao gồm NaCl, salicylic acid và cường độ ánh sáng đã được khảo sát. Mỗi thí nghiệm được bố trí với 3 lần nhắc lại. Xác định hàm astaxanthin lượng chlorophyll và Sinh khối tảo khô được nghiền bằng cát thủy tinh và chiết bằng aceton kết hợp HCl (Sarada và ctv., 2006). Sinh khối khô (25 mg) được nghiền trong cối sứ có cát thủy tinh, bổ sung 5 ml HCl 2N, trộn đều và ủ ở 70°C trong 10 phút. Mẫu sau đó được li tâm 5000 g trong 5 phút. Dịch nổi được hút vào bình định mức. Phần cặn tiếp tục nghiền và bổ sung acetone và li tâm. Cuối cùng dịch được gom lại bình định mức, bổ sung acetone đến 25 ml. Dịch được đo ở các bước sóng 665, 645, 630 và 480 nm. Hàm lượng các sắc tố được tính theo công thức mô tả bởi Strickland và Parsons (1997). Hàm lượng sắc tố (μg/l) = C/V. Trong đó hàm lượng sắc tố được tính bằng µg/l, V là thể tích dịch tảo đem lọc (l), C là giá trị nhận từ các công thức tương ứng sau: Chlorophyll a, C = 11,6 × OD665 1,31 × OD645 - 0,14 × OD630 Chlorophyll b, C = 20,7 × OD645 4,34 × OD665 - 4,42 × OD630 Carotenoid, C = 4,0 × OD480 Đối với tảo H. pluvialis, hàm lượng carotenoid tổng số của tế bào chủ yếu là astaxanthin hấp thụ ở bước sóng 480 nm. Do vậy, hàm lượng carotenoid ở tảo H. pluvialis được xem chính là hàm lượng astaxanthin (Đặng D.H. và ctv., 2010). III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát môi trường tối ưu Khảo sát các môi trường C, RM và BBM cho thấy mật độ tế bào H. pluvialis trong môi trường C đạt cao nhất 27,89 × 104 tế bào/ml vào ngày thứ 20, trong khi ở môi trường RM và BBM mật độ tế bào là 21,32 và 23,35 tại cùng thời điểm (hình 1). Môi trường không làm thay đổi thời gian của các pha ở đường cong sinh trưởng nhưng có sự khác biệt về mật độ tế bào. Đối với một số nghiên cứu RM là môi trường trường thích hợp nhất cho sinh trưởng (Đặng D.H và ctv, 2010). Tuy nhiên, ở một số nghiên cứu khác, BBM được coi là hiệu quả nhất cho sinh trưởng của vi tảo (Domínguez và ctv., 2004). Sự khác biệt ...