Nhận file word miễn phí nhắn tin zalo 03838.288.54 nhé. Tiểu luận công nghệ sinh học.

1. 1
MỞ ĐẦU
Trong những năm cuối cùng của thế kỉ 20, các nhà sinh học đã cố gắng
tìm kiếm những cơ chế đặc thù của các quá trình sinh học cơ bản nhất nhằm chi
phối toàn bộ thế giới sinh vật. Đồng thời phát hiện ra các nhóm sinh vật có tốc
độ sinnh trưởng nhanh. Vi tảo (Microalgae)là những sinh vật bậc thấp có trong
sự chú ý đó vì chúng không chỉ có những cơ chế đặc thù mà còn sinh trưởng và
phát triển cực kì nhanh. Hàng năm có đến 200 tỉ tấn chất hữu cơ được tạo thành
trên toàn thế giới. Trong số đó 170 - 180 tỉ tấn là do tảo tạo thành. Vi tảo chiếm
1/3 sinh khối của thực vật trên trái đất.
Ngày nay công nghệ sinh học phát triển nhanh tạo một cuộc cách mạng
trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, vật liệu mới và bảo vệ
môi trường. Ỏ phạm vi hẹp hơn chúng ta đang chứng kiến sự phát triển nhanh
của công nghiệp sản xuất vi tảo trên thế giới do nhiều ưu thế của cơ thể so với
thực vật bậc cao như vòng đời ngắn, năng suất cao, hiệu số sử dụng ánh sáng
cao, công nghệ sản xuất không phức tạp, thích hợp với quy mô sản xuất công
nghiệp.
Cho đến ngày nay hàng loạt các công nghệ nuôi trồng, thu hoạch chế biến
sinh khôi vi tảo. các loại công nghệ này đang không ngừng được hoàn thiện hạ
giá thành và nâng cao chất lượng sinh khối. mặt khác sử dụng vi tảo đang được
mở rộng trong các lĩnh vực như dùng làm thức ăn bổ dưỡng cho người và thức
ăn cho động vật, đặc biệt là các ngành nuôi trồng thủy sản, nguồn phân bón sinh
học, năng lượng sạch, nguồn các hóa chất trong công nghiệp và dược phẩm, sử lí
môi trường.

2. 2
NỘI DUNG
I. Lịch sử công nghệ sản xuất vi tảo đại trà
Vào đầu những năm 1940 ở Đức bắt đầu có những thực nghiệm nuôi
trồng đại tà Chlorella sau khi nguồi ta thấy tế bào tảo này có tới 50% protein
trong sinh khối khô và có khả năng tăng sinh khối gấp nhiều lần trong ngày
Đầu những năm 1950 các nhà khoa học Mĩ, chất lượng chất béo và protein trong
tế bào Chlorella có thể điều khiển bằng các thay đổi điều kiện sống 1 số filốt,
nuôi đại trà tảo này được xây dựng tại đây.
Năm 1957, Tamiya và công sự đã công bố các công trình liên quan tới
nuôi trồng Chlorella, Ở Nhật Bản là một trong những quốc gia hàng đầu sản
xuất và kinh doanh Chlorella dưới dạng thức ăn bổ dưỡng ( heath - food) và tác
nhân kích thích sinh trưởng.
Vào đầu năm 1953, các nhà khoa học Đức đã nghiên cứu khả năng dùng
CO2, phế thải của vùng công nghiệp Rhur để nuôi trồng Chlorella, Scenedesmus.
Nghiên cứu này được giáo sư Soeder và cộng sự được tieps tục tiến hành trong
nhiều năm sau đó . Đầu những năm 1970, Chính phủ Đức đã tài trợ 3 dự án lớn
về nuôi trồng Scenedesmus tại Ấn Độ, Pêru, Thái Lan.
Năm 1960 tại Tiệp Khắc các nhà khoa học đã xây dựng một mô hình nuôi
đại trà Scenedesmus trên nền bể có độ nghiêng 30
và tạo dòng chảy nhờ bơm kĩ
thuật Cascade. Mô hình bể này được ứng dụng thành công tại Rupite, Bungart –
1 địa danh có suối nước nóng nổi tiếng để sản xuất đại trà tảo lục Chlorella va
Scenedesmus.
Đầu những năm 1960, vi khuẩn lam Spirulina lần đầu tiên được phát hiện
tại hồ Tchad, Châu Phi và nhanh chóng được các nhà khoa học Pháp đưa vào
nuôi đại trà tại Texcoco, Mehico. Hiện nay Spirulina được nuôi đại trà ở nhiều
nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Một số vi tảo khác như Dunaliella (có nguồn caroten và gliceron)
Porphyridium (là nguồn polisaccarit và phycoerythrin) được đưa vào nuôi trồng
muộn hơn và quy mô nhỏ hơn.

3. 3
Có thể nói rằng hiện nay, tảo được khai thác dưới góc độ là nguồn thức ăn
dinh dưỡng cho người và thức ăn cho động vật, nguồn hóa chất và dược liệu
nguồn phân bón sinh học và đối tượng sinh học để sử lí môi trường.
• Tình hình nuôi trồng đại trà vi tảo trên thế giới trong giai đoạn 1996 –
1997/ Theo Yuan – Kun Lee, 1997
Khu vực Tảo được sản xuất Diện tích
(ha)
Sản lượng
(tấn/năm)
Ứng dụng
Nhật Bản Chlorella -- 1100 và
nhập 943
Thuốc bổ
dưỡng, thức ăn
cho thuỷ sản
Trung
Quốc
Spirulina 199,6 2798 Dinh dưỡng và
xuất khẩu
Đài Loan Chlorella và
Spirulina
24 1600 và 460 Xuất khẩu
Triều Tiên Chlorella và 1 số
loài tảo khác
2480 400 Cho người và
thuỷ sản
Ấn Độ Spirulina 12,2 258,5 Cho người và
động vật
Thái Lan Spirulina 2 170 Cho người và
động vật
Việt Nam Spirulina 0,5 8 Xuất khẩu
Inđônêxia Chlorella -- 150 Xuất khẩu
Hoa Kì Spirulina
Nitzschia
75
--
380 Cho người va
động vật
Mehico Sprulina -- 500 Cho người và
động vật
CuBa Spirulina -- 30 Cho người và
động vật
Úc Dunaliella -- 40 Cho người và
động vật
Nhìn qua bảng trên ta có thể nhận xét kết quả tình hình sản xuất đại trà vi
tảo trên thế giới như sau:
+ Đã có hàngcác công nghệ sản xuất, thu hoạch, chế biến sinh khối vi tảo chăn
nuôi. Những chi tảo được xem là đối tượng được chủ yếu cho sản xuất đại trà là
Chlorella, Spirulina, Niztchia, Haematococus, Dunaliella, Tetraselmis,
Scenedesmus...

4. 4
+ Spirulina được xem là chất bổ dưỡng và là nguồn thu Phycobiliprotein,
Dunaliella là nguồn β- carotene tự nhiên rất quan trọng.
Trong nhiều trường hợp sản xuất đại trà vi tảo đi kèm với mục đích sử lí nước
thải.
+ Bình diện ứng dụng vi tảo còn hạn hẹp trong khi công nghệ sản xuất đại trà
đang phải đương đầu với nhiều thử thách và cần tiếp tục hoàn thiện hơn.
II. Ứng dụng công nghệ vi tảo trong cuộc sống
2.1. Sử dung vi tảo trong đời sống con người và động vật
2.1.1 Sử dụng cho con người
a. Thử nghiệm độc tố các sản phẩm từ vi tảo
Bất cứ một loài protein đơn bào nào cũng phải trải qua thử nghiệm
nghiêm túc trên động vật trước khi trở thành sản phẩm thức ăn của con người và
động vật.
Ví dụ: Sinh khối tảo Spirulina đã được Chamorro (1980) tiến hành thử nghiệm
độc tố ngắn hạn và trường diễn, nghiến cứu ảnh hưởng đến sinh sản, sinh
trưởng, khả năng điều tiết sữa, đột biến gây quái thai, Lượng tảo thử nghiệm
tăng dần từ 10% - 30% khẩu phần ăn hàng ngày, sau 13 tuần thí nghiệm việc xét
nghiệm mô học không cho thấy sự khác biệt giữa các nhóm thí nghiệm và đối
chứng. Theo dõi trong 80 tuần lien tục, sau đó 2 năm theo dõi khả năng tiết sữa
và sinh sản ở động vật ăn tảo spirulina người ta không nhận thấy.
Nhiều nghiên cứu độc tố cấp và độc tố trường diễn đối với các loài tảo
khác như Scenedesmus, Micractinium, Chlorella... cũng không tìm thấy bằng
chứng nào về khả năng hạn chế việc sử dụng sinh khối trong dinh dưỡng.
b. Sử dụng vi tảo trong dinh dưỡng và dược liệu
Nguồn protein đơn bào giá trị và hàm lượng protein trung bình 50-60 %
trong lượng khô, thổ dân Kanembeu sống quanh hồ Chad ở Châu phi và người
Aztec ở Mehico đã sử dụng tảo Spirulina hàng thế kỉ nay.
Sinh khối tảo khô Chrorella được đóng viên và sử dụng như một loại thức ăn bổ
dưỡng, sinh khối Spirulina với các tên Linagreen, Spirulina Kayaky, Spirulina –
C, Professiol,...

5. 5
Ý tưởng dùng vi tảo làm thức ăn và trao đổi khí hô hấp trong chuyến bay
vũ trụ cũng kích thích các nhà nghiên cứu sử dụng vi tảo cho dinh dưỡng của
người. Tuy vậy cho đến nay có ít thông tin về thử nghiệm dinh dưỡng tảo trên
người nên khó có được kết luận tổng quát.
2.1.2 Sử dụng vi tảo cho động vật
Do thành phần dinh dưỡng quí, vi tảo được xem là nguồn thức ăn bổ
dưỡng song có giá trị cho chăn nuôi và thuỷ sản. Những vi tảo được ứng dụng
trong phạm vi này như Chrorella, Spirulina, Micratimium, Scenedesmus,
Oocystis...
Ở Việt Nam dùng Spirulina bổ sung vào thức ăn cho cá mè trắng, cá mè
hoa, cá trắm cỏ, rô phi với tỉ lệ 5% làm tỉ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của cá
tăng lên.
Một hướng khác sử dụng sinh khối vi tảo làm nguồn bổ sung dinh dưỡng
triển vọng vào nguồn nuôi tôm nhuyễn thể vì vi tảo là mắt xích đầu tiên của
chuỗi dinh dưỡng của thuỷ sản, do đó việc sản xuất tảo luôn là thác tác không
thể thiếu của các trại nuôi thuỷ sản.
Ví dụ năm 1939, Bruce và cộng sự đã phân lập và nuôi tảo đơn bào Isochrysis
galbana và Pyramimonas grossin để nuôi ấu trùng hầu.
Sớm hơn nữa năm 1910, Allen và Nelson đã dùng tảo silic làm thức ăn cho một
số động vật không xương sống, việc nuôi trồng vi tảo ở diện tích lớn làm thức ăn
cho trai, sò có tiềm năng ứng dụng trong tương lai.
Tại Nhật Bản, việc nuôi tảo Silic skeletonema sp à Chaetoceros sp làm
thức ăn là điều kiện tiên quyết đối với việc nuôi ấu trùng tôm ở giai đoạn
Nauplius tới giai đoạn Postlaivae tại Thái Lan, Malaixia, Đài Loan. Làm thức ăn
tươi sống cho ấu trùng tôm, bao gồm vi tảo và Nauplius của Artemia.
Cho đến nay chế độ thức ăn ở hầu hết các trại nuôi và sản xuất thuỷ sản là
sự phối hợp thức ăn tươi sống như vi tảo và Artemia. Bên cạnh đó nhiều loài
được sử dụng dưới dạng sinh khối tươi và khô để làm thức ăn cho ấu trùng tôm,
cá con, nhuyễn thể: Skeletonema costatum, Chaetocerospsis, Nanochaloropsis,

6. 6
Isocrysis, Spirulina. Có thể nói thức ănbtaor là điều kiện tiên quyết cho nghề
nuôi trồng thuỷ sản.
2.1.3. Nghiên cứu sinh học và kĩ thuật nuôi trồng vi tảo và tảo biển ở Việt
Nam
* Nghiên cứu cấu trúc và chức năng của bộ máy quang hợp
Sự thay đổi cấu trúc và chức năng bộ máy quang hợp của tảo dưới các
điều kiện môi trường bất lợi như nhiệt độ tới hạn, muối cao, khô hạn.
Chế chống chịu và bảo vệ của tảo dưới các điều kiện bất lợi của môi trường.
Giám sát in vivo trạng thái sinh lí của tảo dưới các điều kiện môi trường bất lợi.

7. 7
* Nghiên cứu sinh học và kĩ thuật nuôi trồng vi tảo và tảo biển ở Việt Nam
Nâng cao các đặc tính di truyền của tảo bằng việc nuôi cấy mô tế bào trong điều
kiện phòng thí nghiệm.
Áp dung một số phương pháp nghiên cứu dựa trên các kỹ thuật sinh học
phân tử (như RAPD, AFLP, đọc trình tự các đoạn gen 16S, 18S, ITS-1-5,8S-
ITS2, phương pháp PCR đi từ 1 tế bào (Single – Cell PCR method), Real-Time
PCR, điện di nồng độ gel biến tính, lai ADN hay lai RNA bằng phóng xạ hoặc
huỳnh quang, kháng thể đơn dòng và đa dòng v..v.) trong việc hỗ trợ định tên
khoa học nhanh chóng và nghiên cứu tính đa dạng di truyền của các loài tảo Việt
Nam.

8. 8
* Nghiên cứu cấu trúc và chức năng quần thể tảo trong các hệ sinh thái khác
nhau đặc biệt là hệ sinh thái nước ngọt và biển
Khảo sát thực vật phù du và sự xuất hiện và tồn tại của tảo độc và tảo lam
và thiết lập mối quan hệ giữa sự nở hoa của nước và các yếu tố môi trường khác
nhau (pH, nhiệt độ, cường độ ánh sáng, thành phần dinh dưỡng, nước thải công
nghiệp và nước thải dân dụng, thành phần dinh dưỡng của môi trường biển);
Nghiên cứu và phân tích độc tố tảo bằng phương pháp thử nghiệm sinh
học trên chuột, thử nghiệm liên kết với chất nhận, ELISA, HPLC;
Nghiên cứu thành phần loài, xác định và định tên nhanh chóng các loài
tảo độc, hại ở các ao hồ và vùng biển Việt Nam dựa trên các đặc điểm hình thái
và các phương pháp sinh học phân tử như đọc và so sánh trình tự nucleotit của
một số gen 18SrRNA, 16S rRNA, ITS1-5,8S-ITS2, 28S rRNA, 26S rRNA…và
phương páp Single – Cell PCR

9. 9
* Phát triển các kĩ thuật trong việc xử lí nước thải
Sử dụng các chất hấp thụ sinh học có sẵn ở Việt Nam để loại bỏ các kim loại
nặng trong nước thải công nghiệp;
Áp dụng các phương pháp sinh học trong việc xử lí nước thải giàu N và P.
Xử lý sinh học môi trường (Bioremediation) của bùn hoạt tính và nước thải
nuôi trồng thuỷ sản;
Nghiên cứu sử dụng vi tảo trong xử lý nước thải ở các làng nghề truyền thống
như làng bún Phú Đô, sản xuất tinh bột sắn, miến, rong… theo định hướng sản xuất
nguyên liệu cho công nghiệp như chất dẻo sinh học bioplastic;
Nghiên cứu sử dụng tảo biển Kappaphycus alvarezii, Gracilaria v.v… trong xử
lý nước thải nuôi thuỷ sản tập trung và trong việc làm sạch nước thải sau quá trình đã
nuôi trồng thuỷ sản.

10. 10
*Nghiên cứu cơ sở sinh lý, sinh hoá và các kĩ thuật nuôi sinh khối một số loài vi tảo
(Spirulina, Chlorella, Dunalliella, Chaetoceros, Skeletonema, Labyrinthula,
Thraustochytrium, Schizochytrium …) làm thuốc, thực phẩm chức năng và thức ăn
tươi sống và nhân tạo cho nuôi trồng thuỷ sản.
Xây dựng một tập đoàn giống vi tảo (biển và nước ngọt) phân lập tại Việt Nam
theo định hướng ứng dụng chúng trong thực phẩm chức năng cho người, làm thuốc
chữa bệnh, phục vụ trong nuôi trồng thuỷ sản, khai thác các chất có hoạt tính sinh học,
phục vụ cho xử lý các loại hình nước thải khác nhau và trong thời gian tới được sử
dụng cho việc làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học, chất dẻo sinh học (thân
thiện với môi trường và dễ phân huỷ)
Nghiên cứu sử dụng vi tảo biển (quang tự dưỡng và dị dưỡng) làm thực phẩm
chức năng cho người
Nghiên cứu và đưa vào ứng dụng tại các trại nuôi trồng Thuỷ sản miền Bắc
(Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định, Thái Bình v.v…) qui trình công nghệ nuôi trồng
một số loài tảo biển chính như Isochrysis, Chaetoceros, Nannochloropsis, Tetraselmis,
Chlorella, Chroomonas... làm thức ăn tươi sống cho các đối tượng thuỷ hải đặc sản
trong nuôi trồng thuỷ sản như: cá, tôm, ngao, cua, tu hài …