Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng và tích lũy lipid của vi tảo Scenedesmus obliquus
,
,
&
*
Article Sidebar
Main Article Content
Tóm tắt
Hiện nay, vi tảo được xem là nguồn nguyên liệu đầy hứa hẹn để sản xuất nhiên liệu sinh học. Sự tích lũy lipid tùy thuộc vào từng loài vi tảo cũng như điều kiện nuôi cấy. Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của nitơ (N) và photpho (P) đến khả năng sinh trưởng và tích lũy lipid của vi tảo Scenedesmus obliquus. Mật độ vi tảo ghi nhận cao nhất là 38,0 ± 3,5 × 106 tế bào/mL sau 12 ngày nuôi cấy trong môi trường Bold’s Basal Medium (BBM) gốc và giảm rõ rệt khi nồng độ N giảm dần, với mật độ lần lượt là 1,4 ± 0,5 × 106; 21,5 ± 1,4 × 106; 25,7 ± 4,9 × 106; và 33,5 ± 1,2 × 106 tế bào/mL tương ứng với 0, 25, 50, và 75% N. Ngược lại, nồng độ P không có ảnh hưởng đáng kể đến sinh khối vi tảo ở tất cả các nghiệm thức. Nhìn chung, sự tích lũy lipid của S. obliquus tăng khi nồng độ N và P trong môi trường nuôi cấy giảm. Kết quả cho thấy hàm lượng lipid đạt cao nhất (184,1 ± 17,4 mg/g sinh khối khô) khi nuôi cấy vi tảo trong môi trường cạn kiệt N; trong khi đó, hàm lượng lipid chỉ đạt 80,0 ± 9,8 mg/g sinh khối khô khi cung cấp đầy đủ N. Tương tự, hàm lượng lipid cũng tăng gấp đôi khi vi tảo được nuôi cấy trong môi trường chỉ chứa 50% P so với môi trường BBM gốc. Nghiên cứu này chứng minh rằng điều chỉnh môi trường dinh dưỡng là một hướng đi hiệu quả để gia tăng sự tích lũy lipid của vi tảo S. obliquus.
Article Details
Tài liệu tham khảo
Abomohra, A. E. F., Jin, W., & Sheekh, M. E. (2016). Enhancement of lipid extraction for improved biodiesel recovery from the biodiesel promising microalga Scenedesmus obliquus. Energy Conversion and Management 108, 23-29. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.11.007.
Anand, J., & Arumugam, M. (2015). Enhanced lipid accumulation and biomass yield of Scenedesmus quadricauda under nitrogen starved condition. Bioresource Technology 188, 190-194. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.12.097.
Brindhadevi, K., Mathimani, T., Rene, E. R., Shanmugam, S., Nguyen, C. T. L., & Pugazhendhi, A. (2021). Impact of cultivation conditions on the biomass and lipid in microalgae with an emphasis on biodiesel. Fuel 284, 119058. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119058.
Chen, M., Tang, H., Ma, H., Holland, T. C., Ng, K. Y. S., & Salley, S. O. (2011). Effect of nutrients on growth and lipid accumulation in the green algae Dunaliella tertiolecta. Bioresource Technology 102(2), 1649-1655. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.09.062.
Chisti, Y. (2007). Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances 25(3), 294-306. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2007.02.001.
Ellison, C. R., Overa, S., & Boldor, D. (2019). Central composite design parameterization of microalgae/cyanobacteria co-culture pretreatment for enhanced lipid extraction using an external clamp-on ultrasonic transducer. Ultrasonics Sonochemistry 51, 496-503. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.05.006.
Goldberg, I. K., & Cohen, Z. (2006). The effect of phosphate starvation on the lipid and fatty acid composition of the fresh water eustigmatophyte Monodus Subterraneus. Phytochemistry 67(7), 696-701. https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2006.01.010.
Goncalves, E. C., Wilkie, A. C., Kirst, M., & Rathinasabapathi, B. (2016). Metabolic regulation of triacylglycerol accumulation in the green algae: identification of potential targets for engineering to improve oil yield. Plant Biotechnology Journal 14(8), 1649-1660. https://doi.org/10.1111/pbi.12523.
Gouveia, L., & Oliveira, A. C. (2009). Microalgae as a raw material for biofuels production. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology 36(2), 269-274. https://doi.org/10.1007/s10295-008-0495-6.
Hu, Q., Sommerfeld, M., Jarvis, E., Ghirardi, M., Posewitz, M., Seibert, M., & Darzins, A. (2008). Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. The Plant Journal 54(4), 621-639. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2008.03492.x.
Malekzadeh, M., Najafabadi, H. A., Hakim, M., Feilizadeh, M., Vossoughi, M., & Rashtchian, D. (2016). Experimental study and thermodynamic modeling for determining the effect of nonpolar solvent (hexane)/polar solvent (methanol) ratio and moisture content on the lipid extraction efficiency from Chlorella vulgaris. Bioresource Technology 201, 304-311. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.11.066.
Mansour, E. A., Enin, S. A. A. E., Hamouda, A. S., & Mahmoud, H. M. (2019). Efficacy of extraction techniques and solvent polarity on lipid recovery from domestic wastewater microalgae. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management 12, 100271. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2019.100271.
Mao, X., Wu, T., Sun, D., Zhang, Z., & Chen, F. (2018). Differential responses of the green microalga Chlorella zofingiensis to the starvation of various nutrients for oil and astaxanthin production. Bioresource Technology 249, 791-798. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.10.090.
Nagappan, S., Devendran, S., Tsai, P. C., Jayaraman, H., Alagarsamy, V., Pugazhendhi, A., & Ponnusamy, V. K. (2020). Metabolomics integrated with transcriptomics and proteomics: Evaluation of systems reaction to nitrogen deficiency stress in microalgae. Process Biochemistry 91, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2019.11.027.
Praveenkumar, R., Shameera, K., Mahalakshmi, G., Akbarsha, M. A., & Thajuddin, N. (2012). Influence of nutrient deprivations on lipid accumulation in a dominant indigenous microalga Chlorella sp., BUM11008: Evaluation for biodiesel production. Biomass and Bioenergy 37, 60-66. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.12.035.
Putt, R., Singh, M., Chinnasamy, S., & Das, K. (2011). An efficient system for carbonation of high-rate algae pond water to enhance CO2 mass transfer. Bioresource Technology 102(3), 3240-3245. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.11.029.
Ren, H. Y., Liu, B. F., Ma, C., Zhao, L., & Ren, N. Q. (2013). A new lipid-rich microalga Scenedesmus sp. strain R-16 isolated using Nile red staining: effects of carbon and nitrogen sources and initial pH on the biomass and lipid production. Biotechnology for Biofuels 6(1), 143. https://doi.org/10.1186/1754-6834-6-143.
Rivas, J. K. S., Altamirano, R. H., Cervantes, V. Y. M., Gómez, E. J. B., & Chairez, I. (2020). Biodiesel production, through intensification and profitable distribution of fatty acid methyl esters by a microalgae-yeast co-culture, isolated from wastewater as a function of the nutrients’ composition of the culture media. Fuel 280, 118633. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118633.
Shen, X. F., Chu, F. F., Lam, P. K. S., & Zeng, R. J. (2015). Biosynthesis of high yield fatty acids from Chlorella vulgaris NIES-227 under nitrogen starvation stress during heterotrophic cultivation. Water Research 81, 294-300. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.06.003.
Shin, H. Y., Shim, S. H., Ryu, Y. J., Yang, J. H., Lim, S. M., & Lee, C. G. (2018). Lipid extraction from Tetraselmis sp. microalgae for biodiesel production using hexane-based solvent mixtures. Biotechnology and Bioprocess Engineering 23, 16-22. https://doi.org/10.1007/s12257-017-0392-9.
Song, X., Liu, B. F., Kong, F., Ren, N. Q., & Ren, H. Y. (2022). Overview on stress-induced strategies for enhanced microalgae lipid production: Application, mechanisms and challenges. Resources, Conservation and Recycling 183, 106355. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106355.
Song, X., Zhao, Y., Han, B., Li, T., Zhao, P., Xu, J. W., & Yu, X. (2020). Strigolactone mediates jasmonic acid-induced lipid production in microalgae Monoraphidium sp. QLY-1 under nitrogen deficiency conditions. Bioresource Technology 306, 123107. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123107.
VS (Vietnam Standards). (2009). Fish and fishery products - Determination of fat content (TCVN 3703:2009). Retrieved July 05, 2023, from https://luatvietnam.vn/nong-nghiep/tieuchuan-viet-nam-tcvn-3703-2009-223173-d3.html.
Yaakob, M. A., Mohamed, R. M. S. R., Gheethi, A. A., Gokare, R. A., & Ambati, R. R. (2021). Influence of nitrogen and phosphorus on microalgal growth, biomass, lipid, and fatty acid production: An overview. Cells 10(2), 393. https://doi.org/10.3390/cells10020393.
Zarrinmehr, M. J., Daneshvar, E., Nigam, S., Gopinath, K. P., Biswas, J. K., Kwon, E. E., Wang, H., Farhadian, O., & Bhatnagar, A. (2022). The effect of solvents polarity and extraction conditions on the microalgal lipids yield, fatty acids profile, and biodiesel properties. Bioresource Technology 344B, 126303. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126303.
Zhou, J., Wang, M., Saraiva, J. A., Martins, A. P., Pinto, C. A., Prieto, M. A., Gandara, J. S., Cao, H., Xiao, J., & Barba, F. J. (2022). Extraction of lipids from microalgae using classical and innovative approaches. Food Chemistry 384, 132236. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132236.