luan an tien si,sinh hoc,nghien cuu,tuyen chon,va nang cao,kha nang tong hop,lipid cua vi tao,lam co so,de san xuat, biodiesel,nguyen thi my lan
LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN VÀ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TỔNG HỢP LIPID CỦA VI TẢO LÀM CƠ SỞ ĐỂ SẢN XUẤT BIODIESEL
NCS: NGUYỄN THỊ MỸ LAN - NHD: PGS.TS. PHẠM THÀNH HỔ, PGS.TS. NGUYỄN TIẾN THẮNG - Chuyên ngành: HÓA SINH - Mã số: 62 42 30 15
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong bối cảnh hiện nay, nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng đang gia tăng nhanh chóng do sự bùng nổ dân số và công nghiệp hóa toàn cầu. Hơn 80% [30], [70] năng lượng sử dụng hiện nay trên thế giới là từ nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên, …). Đây là những nguồn năng lượng không tái sinh được và có giới hạn. Do đó, yêu cầu cấp thiết được đặt ra là tìm những nguồn nhiên liệu mới để thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. An ninh năng lượng, lương thực và nước sạch là vấn đề phải đối mặt của nhiều quốc gia. Bên cạnh đó, việc khai thác và sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch dẫn đến nhiều thiệt hại lớn cho môi trường, đã tạo ra lượng lớn khí nhà kính và hiện tượng biến đổi khí hậu là một thách thức lớn trong thế kỷ này [26], [50], [51], [52]. Những nguồn năng lượng tái sinh như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước, năng lượng hạt nhân, … nhận được sự quan tâm đặc biệt của con người và được tăng cường khai thác. Nhưng những nguồn năng lượng này có một số ưu và nhược điểm nhất định và vẫn chưa thể đáp ứng nổi nhu cầu về năng lượng của loài người.
Từ những yêu cầu như vậy, các nhà khoa học đã hướng sự chú ý đến một nguồn nhiên liệu mới có khả năng thay thế một phần vai trò của nhiên liệu hóa thạch, có khả năng tái tạo, đồng thời là nguồn năng lượng “sạch”, không độc, dễ phân giải trong tự nhiên và khả năng khép kín chu tr̀nh carbon. Không nguồn nhiên liệu nào thích hợp hơn nhiên liệu từ sinh khối sinh vật. Từ đó, thuật ngữ nhiên liệu sinh học - biofuel- ra đời và cho đến nay đã trải qua 3 thế hệ.
Thế hệ nhiên liệu sinh học đầu tiên được sản xuất chủ yếu từ các loại cây lương thực, thực phẩm như ngô, sắn, mía; Từ dầu thực vật như đậu nành, dầu mè, dầu cọ hoặc mỡ động vật như mỡ bò, mỡ heo, mỡ cá … [32], [95], [98], [99]. Nguồn năng lượng từ thế hệ 1 tuy làm giảm đáng kể khí CO2 phát thải [79], nhưng không bền vững và còn những tranh cãi về những tác động tiêu cực. Phát triển nhiên liệu sinh học dựa trên nguồn nguyên liệu từ nông nghiệp cần một diện tích đất trồng khổng lồ và cạnh tranh nguồn lương thực cho người và gia súc. Nhiên liệu sinh học thế hệ 2 được phát triển chủ yếu là các phụ phẩm hoặc phế liệu nông lâm nghiệp giàu cellulose như rơm rạ, tro trấu, bã mía và sinh khối thực vật, ligno-cellulose sau khi đã dùng cho thực phẩm, hoặc phế phẩm công nghiệp như dầu thải, rác thải sinh hoạt, nước thải đô thị thành phố hoặc từ các loại dầu đã qua sử dụng, dầu không dùng cho thực phẩm như jatropha [32], [65], [76], [98]. Tuy nguồn nguyên liệu này không ảnh hưởng đến an ninh lương thực nhưng nguồn cung ứng không ổn định, khó đáp ứng đầy đủ cho sản xuất và hiệu quả kinh tế không cao.
Nhiên liệu sinh học từ vi tảo (tảo dầu) - nhiên liệu sinh học thế hệ 3 - nổi lên như một nguyên liệu có triển vọng nhất để sản xuất nhiên liệu sinh học do có một số ưu điểm nổi trội như: Chứa hàm lượng dầu cao lên đến khoảng 50% sinh khối khô, hiệu suất lipid từ tảo th̀ cao hơn nhiều (7 – 30 lần) So với những cây trồng năng lượng cạnh tranh [30], [66], gấp 50 -100 lần so với biodiesel từ đậu nành [38], không ảnh hưởng đến an ninh lương thực, hấp thu CO2, hiệu suất quang hợp cao, tốc độ tăng trưởng nhanh, có thể phát triển ở khắp mọi nơi (nước ngọt, nước mặn, nước lợ, nước thải…) [26], phần sinh khối sau khi chiết lấy lipid còn là nguồn lợi kinh tế rất lớn. Từ những thuận lợi trên, vi tảo đã cho thấy đây là nguồn nguyên liệu thích hợp để sản xuất ra nguồn “năng lượng xanh”, thay thế cho năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt.
Đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn và nâng cao khả năng tổng hợp lipid của vi tảo, làm cơ sở để sản xuất biodiesel” là một hướng nghiên cứu rất mới ở Việt Nam và phù hợp với tình hình nghiên cứu chung của Thế Giới. Từ những luận giải trên, việc thực hiện hướng nghiên cứu của đề tài là cần thiết, có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Thu thập, tuyển chọn bộ giống vi tảo giàu lipid và xây dựng quy trình nuôi cấy vi tảo nhằm gia tăng hàm lượng lipid tảo.
3. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm của luận án:
- Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi tảo có khả năng tạo lipid ở miền Nam Việt Nam với hàm lượng ≥ 10% so với trọng lượng khô.
- Nghiên cứu điều kiện để nâng cao khả năng tổng hợp lipid của chủng vi tảo tuyển chọn ≥ 20% so với trọng lượng khô.
- Nghiên cứu nuôi cấy, thu sinh khối vi tảo trên giá đỡ cellulose vi khuẩn trong điều kiện ánh sáng tự nhiên.
- Nghiên cứu nuôi cấy ở quy mô sản xuất nhỏ (bình nhựa trong suốt 20L, hồ kiếng 200L).
- Thu sinh khối và ly trích thu lipid từ sinh khối các loài vi tảo tuyển chọn.
- Xác định thành phần và hàm lượng các acid béo có trong lipid từ một số chủng vi tảo tuyển chọn
- Đánh giá chất lượng lipid từ dầu tảo thông qua các chỉ tiêu lý hóa.
- Xây dựng quy trình nuôi vi tảo có hàm lượng lipid cao ≥ 20% so với trọng lượng khô, làm cơ sở để sản xuất biodiesel.
4. Đóng góp mới của luận án
- Đã sàng lọc và tuyển chọn được 20 chủng vi tảo ở Việt Nam có hàm lượng lipid cao, trong đó có 5 chủng đạt hiệu suất ly trích lipid ≥ 20%, là cơ sở tạo nguồn nguyên liệu bền vững cho việc sản xuất biodiesel tại Việt Nam.
- Xây dựng quy trình nuôi cấy hai giai đoạn vi tảo Pediastrum duplex Meyen trên cellulose vi khuẩn ở điều kiện stress thiếu nitrogen và phosphor đạt hàm lượng lipid cao 36,43% so với trọng lượng khô với thành phần acid béo có C16 và C18: 1 chiếm 46,08% và 21,69% tương ứng, và có các tính chất lý hóa phù hợp để sản xuất biodiesel.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
– Tuyển chọn được bộ giống vi tảo (5 chủng) Có hàm lượng lipid ≥ 20% so với trọng lượng khô phân lập được tại Việt Nam.
– Xây dựng quy trình nhân sinh khối vi tảo dầu nuôi cấy trong môi trường lỏng và trên giá đỡ cellulose vi khuẩn trong điều kiện ánh sáng tự nhiên nhằm gia tăng hàm lượng dầu tảo trong điều kiện ánh sáng tự nhiên.
– Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị cho công tác giảng dạy và nghiên cứu.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. NHIÊN LIỆU SINH HỌC
Các loại nhiên liệu hóa thạch phải mất hàng triệu năm để được hình thành trong lòng đất, trong khi chỉ sau hơn hai trăm năm sử dụng con người đã làm trữ lượng của chúng giảm đi đáng kể. Con người sử dụng nhiên liệu hóa thạch với tốc độ nhanh gấp hàng ngàn lần tốc độ chúng h̀nh thành. Do đó, lượng nhiên liệu tạo ra không thể thay thế nhanh chóng cho lượng đã sử dụng. Trữ lượng nhiên liệu hóa thạch trên thế giới đang giảm mạnh, đặc biệt sau chiến tranh Vùng vịnh năm 1991.
Giá nhiên liệu đang tăng cao (tính đến tháng 6/2014 giá dầu thô vẫn đang ở mức trên 100 USD/ thùng). Nguyên nhân là sự gia tăng về nhu cầu sử dụng, cũng như do các cuộc khủng hoảng dầu mỏ và những bất ổn vùng Trung Đông và Bắc Phi. Thêm vào đó, sản phẩm của quá tr̀nh đốt cháy nhiên liệu hóa thạch cũng gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường: Ô nhiễm không khí, mưa acid, biến đổi khí hậu, sự nóng lên toàn cầu, dầu tràn ảnh hưởng đến sinh vật, ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng sức khỏe con người… [92].
Những giới hạn trên của nhiên liệu hóa thạch đã thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển nguồn nhiên liệu mới – nhiên liệu tái tạo, mà trong đó phát triển nhiên liệu sinh học được xem là hướng đi mang lại nhiều hứa hẹn.
1.1.1. Nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học (tiếng Anh: Biofuel, tiếng Pháp: Biocarburant) Là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) Như nhiên liệu chiết xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,.. .), ngũ cốc (lúa mì, ngô, đậu tương,.. .), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,.. .), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải.. .),.. . [99]. Vì vậy, nhiên liệu sinh học là nguồn năng lượng thay thế có thể tồn tại, tái sinh và điều chỉnh theo ý muốn của con người [94].
Nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khối gồm cả 3 dạng rắn, lỏng, khí trong đó phổ biến là biogas, bioethanol và biodiesel, có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:
- Diesel sinh học (Biodiesel) Là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách tạo dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu, phổ biến nhất là methanol và ethanol [100].
- Xăng sinh học (Biogasoline) Là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với xăng ở tỷ lệ thích hợp tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống [100].
- Khí sinh học (Biogas) Là một loại khí hữu cơ gồm methane (50-60%), CO2 (>30%), còn lại là các chất khác như hơi nước, N2, O2, H2S, CO … được thủy phân trong môi trường yếm khí. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ [100].
Năm 2009, theo Bộ Năng lượng Mỹ và Ủy ban năng lượng thế giới dự báo nguồn năng lượng hóa thạch không còn nhiều: Dầu mỏ còn 39 năm, khí thiên nhiên 60 năm, than đá 111 năm. Theo Bộ Năng lượng Mỹ nhu cầu dầu mỏ thế giới ngày càng tăng. Theo Trung tâm năng lượng ASEAN nhu cầu tiêu thụ năng lượng của khu vực này năm 2002 là 280 triệu tấn và sẽ tăng lên 583 triệu tấn vào năm 2020.
Indonesia là nước có nguồn năng lượng hoá thạch lớn nhất trong các nước ASEAN, tuy nhiên hiện nay dầu mỏ dự trữ của họ chỉ còn trong 25 năm, khí đốt 60 năm và than đá 150 năm [95].
Chính vì thế, các nhà khoa học cũng đã lên tiếng cảnh báo cộng đồng quốc tế rằng thời điểm khủng hoảng năng lượng thế giới đang đến gần khi mà các nguồn cung cấp dầu mỏ và khí đốt trên thế giới đang cạn kiệt nhanh với tốc độ 4-5% hàng năm. Do vậy việc tìm kiếm các nguồn nhiên liệu thay thế, đặc biệt là nhiên liệu tái tạo, là nhu cầu thiết yếu hiện nay.
----------------------------------
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. NHIÊN LIỆU SINH HỌC
1.1.1. Nhiên liệu sinh học
1.1.2. Những ưu điểm của nhiên liệu sinh học:
1.1.3. Tình hình nghiên cứu nhiên liệu sinh học từ vi tảo trên Thế Giới và ở Việt Nam
1.1.4. Sự phát triển của Biodiesel trên Thế Giới và ở Việt Nam
1.2. TẢO DẦU
1.2.1. Tảo dầu
1.2.2. Quy trình tạo biodiesel từ vi tảo dầu
1.3. THÀNH PHẦN VÀ QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP LIPID Ở VI TẢO
1.3.1. Thành phần lipid trong vi tảo
1.3.2. Quá trình sinh tổng hợp lipid ở vi tảo
1.4. CÁC KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CON ĐƯỜNG CHUYỂN HÓA LIPID TRONG VI TẢO
1.4.1. Kỹ thuật sinh hóa (BE)
1.4.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất dinh dưỡng đến lượng lipid tích lũy ở vi tảo dầu
1.4.1.2. Ảnh hưởng của ánh sáng đến tích lũy lipid ở vi tảo dầu
1.4.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tích lũy lipid ở vi tảo dầu
1.4.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến tích lũy lipid ở vi tảo dầu
1.4.1.5. Phương pháp nuôi cấy 2 giai đoạn
1.4.2. Kỹ thuật di truyền (GE)
1.4.3. Kỹ thuật điều khiển yếu tố phiên mã (TFE)
1.5. MÔ HÌNH NHÂN SINH KHỐI VI TẢO
1.5.1. Mô hình nhân sinh khối vi tảo trong phòng thí nghiệm
1.5.2. Mô h̀nh nhân sinh khối vi tảo ở quy mô pilot
1.5.2.1. Hệ thống nuôi vi tảo trong ao mở ngoài trời (Race way)
1.5.2.2. Mô hình nhân sinh khối vi tảo trong hệ thống kín (Photobioreactor)
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP
2.1. NGUỒN PHÂN LẬP
2.2. DỤNG CỤ - HÓA CHẤT – VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM:
2.2.1. Dụng cụ
2.2.2. Hóa chất – vật liệu
2.3. MÔI TRƯỜNG PHÂN LẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP
2.3.1. Môi trường phân lập tảo nước ngọt [103]
2.3.2. Môi trường phân lập tảo nước mặn [103]
2.3.3. Phương pháp phân lập
2.4. PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TÍNH LIPID TRONG TẾ BÀO VI TẢO
2.5. PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH DANH VI TẢO
2.5.1. Định danh vi tảo theo phương pháp truyền thống
2.5.2. Định danh vi tảo theo phương pháp giải trình tự gen 18S rDNA và tra cứu trên Blast Search (Thực hiện tại Công ty Nam Khoa)
2.6. PHƯƠNG PHÁP SÀNG LỌC NHANH CÁC CHỦNG VI TẢO CÓ CHỨA LIPID
2.7. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THIẾU NITROGEN, PHOSPHOR ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LŨY LIPID CỦA VI TẢO
2.8. PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG LIPID VÀ TAG TRONG VI TẢO
2.8.1. Định lượng lipid bằng phương pháp Soxhlet
2.8.2. Định lượng lipid bằng phương pháp Bligh và Dyer
2.8.3. Định lượng nhanh TAG bằng phương pháp đo OD huỳnh quang với thuốcnhuộm Nile Red
2.9. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VÀ HÀM LƯỢNG CÁC ACID BÉO CÓ TRONG CÁC CHỦNG VI TẢO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ (GCƯFID) THEO TIÊU CHUẨN EN 14103: 2003
2.10. PHÂN TÍCH MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA DẦU TẢO
2.11. QUY TRÌNH NUÔI CẤY, THU SINH KHỐI VI TẢO TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG
2.11.1. Nuôi cấy
2.11.2. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng tích tũy lipid của vi tảo
2.11.3. Xây dựng đường cong tăng trưởng của Pediastrum theo mật độ tế bào
2.11.4. Xây dựng đường cong tăng trưởng của Pediastrum theo mật độ sinh khối
2.11.5. Phương pháp nuôi cấy vi tảo 2 giai đoạn
2.12. QUY TRÌNH NUÔI CẤY, THU SINH KHỐI Pediastrum duplex Meyen TRÊN GIÁ ĐỠ CELLULOSE VI KHUẨN
2.12.1. Phương pháp hoạt hóa, nhân giống Acetobacter xylinum và lên men thusinh khối cellulose vi khuẩn (BC)
2.12.2. Chuẩn bị miếng BC chứa môi trường tạo stress
2.12.3. Phương pháp nuôi cấy 2 giai đoạn trên giá đỡ BC
2.12.4. Đánh giá khả năng tái sử dụng giá đỡ BC
2.13. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1. PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI TẢO CHỨA LIPID
3.1.1. Phân lập và sơ tuyển
3.1.1.1. Vi tảo nước ngọt
3.1.1.2. Vi tảo nước mặn
3.1.2. Định tính lipid bằng phẩm nhuộm huỳnh quang Nile Red và định danh vi tảo bằng hình thái
3.1.3. Định danh đại diện một số chủng vi tảo bằng phương pháp sinh học phân tử
3.1.4. Tuyển chọn các chủng vi tảo có chứa lipid ở điều kiện nuôi cấy ngoài tự nhiên
3.1.4.1. Khảo sát khả năng tích lũy lipid nội bào của các chủng vi tảo nước ngọt ở điều kiện nuôi cấy ngoài tự nhiên
3.1.4.2. Khảo sát khả năng tích lũy lipid nội bào của các chủng vi tảo nước mặn ở điều kiện nuôi cấy ngoài tự nhiên
3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THIẾU NITROGEN, PHOSPHOR ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LŨY LIPID CỦA 4 CHỦNG VI TẢO TUYỂN CHỌN
3.2.1. Chủng N12: Pediastrum duplex Meyen
3.2.2. Chủng N17: Scenedesmus accuminatus (Lag.) Chodat
3.2.3. Chủng M5: Chlamydomonas sp
3.2.4. Chủng M16: Tetraselmis sp
3.3. XÁC ĐỊNH LIPID TỔNG, THÀNH PHẦN VÀ HÀM LƯỢNG CÁC ACID BÉO CÓ TRONG CÁC CHỦNG VI TẢO KHẢO SÁT
3.3.1. Định lượng lipid tổng
3.3.1.1. Khảo sát dung môi ly trích lipid từ vi tảo
3.3.1.2. Định lượng lipid tổng trong vi tảo bằng phương pháp Soxhlet – phươngpháp Bligh and Dyer
3.3.2. Thành phần và hàm lượng các acid béo, lipid tổng có trong các chủng vitảo khảo sát
3.4. QUY TRÌNH NUÔI CẤY, THU SINH KHỐI VI TẢO Pediastrum duplex Meyen TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG
3.4.1. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng tích lũy lipid ở vi tảo Pediastrum duplex Meyen (N12)
3.4.1.1. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy
3.4.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện ánh sáng - nhiệt độ
3.4.1.3. Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy
3.4.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ CO
3.4.2. Khảo sát động học tăng trưởng của Pediastrum duplex Meyen ở các cường độ chiếu sáng khác nhau
3.4.3. Nuôi cấy Pediastrum duplex Meyen hai giai đoạn trong môi trường lỏng
3.4.3.1. Ảnh hưởng của sự thiếu nitrogen và phosphor lên sự tăng trưởng của Pediastrum duplex Meyen
3.4.3.2. Ảnh hưởng của sự thiếu nitrogen và phosphor lên hàm lượng TAG và lipid tổng ở Pediastrum duplex Meyen
3.5. QUY TRÌNH NUÔI CẤY, THU SINH KHỐI VI TẢO Pediastrum duplex Meyen TRÊN GIÁ ĐỠ CELLULOSE VI KHUẨN (BC)
3.5.1. Hoạt hóa, nhân giống và lên men Acetobacter xylinum:
3.5.2. Ứng dụng nuôi cấy Pediastrum duplex Meyen trên giá đỡ BC theo phương pháp 2 giai đoạn
3.5.3. Đánh giá khả năng tái sử dụng giá thể BC
3.5.4. So sánh hiệu suất sinh khối vi tảo Pediastrum duplex Meyen trên môi trường lỏng và giá đỡ BC
3.5.5. Định lượng lipid tổng trong Pediastrum duplex Meyen nuôi cấy 2 giai đoạn trong môi trường lỏng và trên giá đỡ BC
3.5.6. Thành phần và hàm lượng các acid béo có trong Pediastrum duplex Meyen nuôi cấy 2 giai đoạn trên giá đỡ cellulose vi khuẩn (BC)
3.5.7. Tính chất lý hóa của lipid trong vi tảo Pediastrum duplex Meyen
3.6. XÂY DỰNG QUY TRÌNH NUÔI VI TẢO CÓ HÀM LƯỢNG LIPID CAO
3.6.1. Xây dựng quy trình nuôi vi tảo 2 giai đoạn trong môi trường lỏng
3.6.2. Xây dựng quy trình nuôi vi tảo 2 giai đoạn trên giá đỡ cellulose vi khuẩn
3.6.3. Đánh giá ưu và nhược điểm của vi tảo Pediastrum duplex Meyen nuôi cấy trong môi trường lỏng và trên giá đỡ cellulose vi khuẩn
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGḤ
4.1. KẾT LUẬN
4.2. KIẾN NGHỊ
DANH MỤC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
---------------------------------------------
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU TRONG NƯỚC:
[1]. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hoài Hà (2006), Vi tảo (Microalgae), Vietsciences, tr 1-32.
[2]. Phạm Thành Hổ (2007), Hoàn thiện quy trình sản xuất cellulose vi khuẩn ở quy mô pilot và bước đầu ứng dụng trong thực phẩm, y dược và vật liệu mới, Đề tài nghiên cứu khoa học – Sở KH-CN TP.HCM.
[3]. Dương Đức Huyến (2009), Phân loại thực vật bậc thấp, Nxb Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Hà Nội
[4]. Nguyễn Thúy Hương (2005), Nghiên cứu hoàn thiện chủng giống Acetobacter sản xuất cellulose vi khuẩn và ứng dụng, Luận văn tiến sĩ sinh học, Trường đại học khoa học tự nhiên TP. HCM.
[5]. Đặng Đ̀nh Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền (1999), Công nghệ sinh học vi tảo, NXB Nông nghiệp Hà Nội.
[6]. Đặng Thị Sy (2005), Tảo học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
[7]. Dương Đức Tiến, Võ Hành (1997), Tảo nước ngọt Việt Nam – Phân loại Bộ Tảo lục (Chlorococcales), NXB Nông nghiệp Hà Nội.
TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI:
[8]. Aburezq T.S., Alhooti S., Jacob D.A. (2010), “Optimum culture conditions required for the locally isolated Dunaliella salina”, Journal of Alogal biomass utilization.
[9]. Andersen R. A. (2005), Algae culturing techniques, Academic Press, pp. 13-21, 117-133.
[10]. Ahmad A.L., Mat Yasin N.H., Derek C.J.C., and Lim J.K. (2011), "Microalgae as a sustainable energy source for biodiesel production: A review", Elsevier, p. 585-587.
[11]. Allen, D.T., R.E. Hebnerand M.E. Webber, EPA Biofuels Educational Module I, The University of Texas at Austin, December 2009.”
[12]. Barsanti, Laura & Gualtieri, Paolo (2006), “Algae: Anatomy, Biochemistry and Biotechnology”, Published by CRC press, Taylor & Francis Group. 129
[13]. Becker, E. W. (1994), “Microalgae: Biotechnology and Microbiology”, Published Cambridge University Press.
[14]. Belotti G., Bravi M., Caprariis B., Filippis P., Scarsella M. (2013), “Effect of Nitrogen and Phosphorus Starvations on Chlorella vulgaris Lipids Productivity and Quality under Different Trophic Regimens for Biodiesel Production, American Journal of Plant Sciences 4, pp. 44-51.
[15]. Benemann J. R. (2009), Microalgal Biofuels: A brief introduction, pp. 1-3.
[16]. Benziman M., Haigler C. H., Brown R. M., White A. R., Cooper K. M. (1980), Cellulose biogenesis: Polymerization and crystallization are coupled processes in Acetobacter xylinum, Department of Botany, University of North Carolina, Chapel Hill, North Carolina.
[17]. Bielecki S., Krystynowicz A., Turkiewicz M., Kalinowska H. (2005), Polysaccharides polyamides in the food industry, Wiley, pp. 37-46.
[18]. Bligh EG, Dyer WJ (1959), “A rapid method of total lipid extraction and purification”, Can J Biochem Physiol 37, pp. 911-917.
[19]. Cheirsilp C., Torpee S. (2012), “Enhanced growth and lipid production of microalgae under mixotrophic culture condition: Effect of light intensity, glucose concentration and fed-batch cultivation”, Bioresource Technology 110, pp.510-516.
[20]. Chen C.Y., Durbin E.G. (1994), “Effect of pH on the growth and carbon uptake of marine phytoplankton”, Marine ecology Progress series, 109 (1), pp.83-94.
[21]. Chen W., Zhang C.W., Song L.R., Sommerfeld M., Hu Q. (2009), “A high throughput Nile red method for quantitative measurement of neutral lipids in microalgae”, Journal of Microbiological Methods 77, pp. 41-47.
[22]. Chisti Y. (2007), “Biodiesel from microalgae”, Biotechnology Advances, 25, pp. 294–
306.
[23]. Chisti Y. (2008), “Biodiesel from microalgae beats bioethanol”, Trends in biotechnology 26, pp. 126-131.
[24]. Cooksey K.E., Guckert J.B., Williams S.A., Callis P.A. (1987), Fluorometric determination of the neutral lipid content of microalgae cells using Nile Red, Journal of Microbiological Methods 6: 333-345. 130
[25]. Courchesne N.M.D., Parisien A., Wang B., Christopher Q. L. (2009), “Enhancement of lipid production using biochemical, genetic and transcription factor engineering approaches”, Journal of Biotechnology 141, pp. 31-41.
[26]. Csavina J.L. (2008), The Optimization of Growth Rate and Lipid Content from Select Algae Strains, A thesis presented to the faculty of the Russ College of Engineering and Technology of Ohio University, USA, pp.16-20.
[27]. Demirbas A., Demirbas M.F. (2009), “Algae Energy-Algae as a New Source of Biodiesel”, Springer, pp. 2-9, 22-53, 102-142.
[28]. Demirbas A. (2009), Biofuels, London, Springer, p.88,161-162.
[29]. Demirbas A. (2009), “Production of biodiesel from algae oils”, Energy Sources 31, pp.163-168.
[30]. Demirbas A., Demirbas M. F., (2011), “Important of algae oil as a source of biodiesel”, Energy conversion and Management, 52: 163-170.
[31]. Duc Tran, Mirza A., Registe S., Sakkal L., Huang A., Portilla S., Chang L., Fisher-Ramos C., Polle J. E.W. (2010), High throughput Isolation And Screening Of New Microalgae For Biofuel Application, Department of Biology, Brooklyn College of CUNY, 2090 Bedford Ave., Brooklyn, NY 11210, USA.
[32]. Dragone G., Fernandes B., Vicente A. A., Teixeira J. A. (2010), “Third generation biofuels from microalgae”, Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology, pp. 1355 – 1365.
[33]. Eigemann F., Vanormelingen P., Hilt S. (2013), Sensitivity of the Green Alga Pediastrum duplex Meyen to Allelochemicals Is Strain-Specific and Not Related to Co-Occurrence with Allelopathic Macrophytes. PLoS ONE 8(10): e78463. doi:10.1371/journal.pone.0078463
[34]. Elsey D., Jameson D., Raleigh B., Cooney M.J. (2007), “Fluorescent measurement of microalgal neutral lipids”, Journal of Microbiological Methods 68, pp. 639-642.
[35]. Encarnacion C.A.R., Benitez G.S., Santos G.M., Medina S.C. (2010) “Maximization of Scenedesmus dimorphus lipid yield for the production of biodiesel”, Chemical Engineering, pp. 9-15.
[36]. European standard EN14214 ( 2004), Automotive fuels-fatty acid methyl esters (FAME) for diesel engines,requirements and test methods, pp. 40-44. 131
[37]. Fishman D., Majumdar R., Morello J., Pate R., and Yang J. (2010), National Algal Biofuels Technology Roadmap, US Department of Energy, College Park, Maryland, pp. 12-14,43.
[38]. Gallagher B. J. (2010), “The economics of producing biodiesel from algae”, Renewable Energy, pp. 1 – 5.
[39]. Gerpen J.V. (2005), “Biodiesel processing and production”, Fuel Processing Technology 86, pp. 1097-1107.
[40]. 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, pp. 697-701.
[41]. Goldman, J.C., Shapiro M R. (1976), Carbon dioxide and pH: effect on species succession of algae. Limnol Oceanogr, 182, pp. 306-307.
[42]. Gouveia, L. and Oliveira, A.C. (2009), “Microalgae as a raw material for biofuel production”,J. Ind. Microbiol Biotechnol 36, pp. 269 – 274.
[43]. Greenspan P., Mayer E.P., Fowler S.D. (1985), “Nile Red: A Selective Fluorescent Stain for Intracellular Lipid Droplets”, The Journal of cell biology, 100, pp. 965-973.
[44]. Guschina I.A., Harwood J.L. (2006), “Lipid and lipid metabolism in eukaryotic algae”, Progress in Lipid Research 45, pp. 160-186.
[45]. Guschina I.A., Harwood J.L. (2013), “Algal lipids and their metabolism”, Springer, pp. 17, 23, 28-31.
[46]. Halim R., Danquah M. K., Webley P. A. (2012), “Extraction of oil from microalgae for biodiesel production: A review”, Biotechnology Advances, 24 pages.
[47]. Harvey W.B. (2012), “Bioprocessing for biofuels”, Current opinion in Biotechnology 23, pp. 390-395.
[48]. Hosseini T.A., Shariati M. (2009), “Dunaliella biotechnology: methods and applications”, Journal of Applied Microbiology (107), pp. 14-35.
[49]. Hu Q., Sommerfeld M., Jarvis E., Ghirardi M., Posewitz M., Seibert M. and Darzins A. (2008), “Microalgae triacylglycerol as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances”, The Plant Journal 54, pp. 621 – 639.
[50]. IEA (International Energy Agency) (2010), CO2 emissions from fuel combustion highlights-Edition, pp. 8-9.
[52]. IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change AR4.
[53]. Jena J., Nayak M., Panda H. S., Pradhan N., Sarika C., Panda P.K.., Rao B. V. S. K., Prasad R. B. N., Sukla L. B. (2012), “Microalgae of Odisha Coast as a potential source for Biodiesel Production”, World Environment 2012, pp. 11-16.
[54]. Jones C. S. and Mayfield S. P. (2011), “Algae biofuels: versatility for the future of bioenergy”, Current opinion in Biotechnology 23, pp. 1-6.
[55]. Juergen E.W. Polle (2009), From Bio-Processing for new microalgae Strains to strain engineering, Laboratory of Experimental &Applied Phycology, Department of Biology, Brooklyn College of CUNY, 2090 Bedford Ave., Brooklyn, NY 11210, USA.
[56]. Kaur S., Sarkas M., Srivastava R. B., Gogoi H. K., Kalita M. C. (2012), “Fatty acid profiling and molecular characterization of some freshwater microalgae from India with potential for biodiesel production”, New Biotechnology 29 (3), pp. 332-344.
[57]. Knothe G., Gerpen J.V., Krahl J. (2004), The biodiesel handbook, AOSC Press, Champain, Illinois. LeBlanc O. (2011).
[58]. LeBlanc O. (2011), “Comparision of Different Solvents Used in Microalgae Biomass Extraction”, A report Submit to Louisiana Sea Grant College Program, Louisiana State University, USA.
[59]. Li Xin, Hu Hong-ying, Zhang Yu-ping (2010), “Growth and lipid accumulation properties of a freshwater microalga Scenedesmus sp. under different cultivation temperature”, Bioresource Technology 102 (2011), pp.3098–3102.
[60]. Li Y.Q., Horsman M., Wu N., Christopher Q.L., Dubois-Calero N. (2008), “Biocatalysts and Bioreactor Design”, Biotechnol. Prog. 24, pp. 815-820.
[61]. Liam B., Philip O. (2010), Biofuels from microalgae—A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products, University College Dublin, Ireland.
[62]. Luisa G. (2011), “Microalgae as a Feedstock for Biofuels”, Springer.
[63]. Ma F., Hanna M.A. (1999), “Biodiesel production: a review”, Bioresource Technology 70, pp. 1-15.
[64]. Massart A., Hantson A.L. (2010), Optimization of the medium composition of the microalga “Dunaliella tertiolecta Butcher” in order to combine high cell density and accumulation of lipids for biodiesel production, Proceedings Venice. 133
[65]. Mata T. M., Martins A. A., Caetano N. S. (2010), “Microalgae for biodiesel production and other applications: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14, pp. 217 – 232.
[66]. Nailwal S., Nailwal T. K., Sharma M., Garg S. (2013), "Physico-chemical characterization of algal oil (oilgae) of Kumaun Himalayan origin for potential biofuel application", Journal of Applied Phytotechnology in Environmental Sanitation, p. 91.
[67]. Narendar P., Gantar M., Jayachandran K. [2010], Screening and Identification of Everglades Algal Isolates for Biodiesel Production, Master of Science In Environmental Studies, Florida International University, Miami , Dept of Earth and Environment, Dept of Biological Sciences.
[68]. Nigam P. S., Singh A. (2010), “Production of liquid biofuels from renewable resources”, Progress in Energy and Combustion Science, pp. 1-17.
[69]. Özçimen D. and Yücel S. (2011), “Novel methods in Biodiesel Production”, Biofuel Engineering Process Technology, pp. 353-374.
[70]. Pan Yi-Ying, Wang Suz-Ting, Chuang Lu-Te, Chang Yen-Wei, Nanthan Chen Ching-Nen (2011), “Isolation of thermo-tolerant and high lipid conetent green microalgae: Oil accumulation is predominantly controlled by photosystem efficiency during stress treatments in Desmodesmus”, Bioresource Technology 102, pp. 10510-10517.
[71]. Piorreck M., Baasch K.H., Pohl P. (1984), “Biomass production, total protein, chlorophylls, lipids and fatty acids of freshwater green and blue –green algae under different nitrogen regimes”, Phytochemistry 23, pp. 207-216.
[72]. Prescott, G. W.. (1961), Algae of the Western Great Lakes Area, WM. C. Brown Co. Inc., Dubuque, Iowa, USA.
[73]. Qin J. (2005), “Biohydrocarbons from algae-impact of temperature, light and sality on algal growth”, Report for the Rural Industries Research and Development Corporation, Australia.
[74]. Raehtz K. (2009) “Challenges and advances in making microalgae biomass a cost efficient source of biodiesel”, Basic Biotechnology 5, pp. 37 – 43.
[75]. Ratledge C. (1990), Microbial lipids, University of Hull, Lipid Research Center, United Kingdom.
[76]. Rawat I., Ranjith K. R., Mutanda T., Bux F. (2013), “Biodiesel from microalgae: A critical evaluation from laboratory to large scale production”, Elsevier, p. 447. 134
[77]. Richardson B., Orcutt D.M., Schwertner H. A., Martinez C.L., Wichline H.E. (1969), “Effects of Nitrogen limitation on the growth and composition of unicellular in continuous culture”, Applied Microbiology 18, pp. 245-250.
[78]. Richmon A. (2004), Handbook of microalga Culture. Cambridge University Press.
[79]. Rodolfi L., Zittelli G. C., Bassi N., Padovani G., Biondi N., Bonini G., Tredici M. R. (2009), “Microalgae for Oil: Strain Selection, Induction of Lipid Synthesis and Outdoor Mass Cultivation ina Low-Cost Photobioreactor”, Biotechnology and Bioengineering, vol. 102, pp. 100-111.
[80]. Ross P., Mayer R.., Benziman M. (1991), “Cellulose Biosynthesis and Function in Bacteria”, Microbiological Reviews 55, pp. 35-58.
[81]. Ryckebosch E., Muylaert K., and Fourbert I. (2011), "Optimization of an analytical procedure for extraction of lipids from microalgae", J Am Oil Chem Soc 89, pp. 189 –
198.
[82]. Scott S. A, Davey M. P, Dennis J. S, Horst I., Howe C. J, Lea-Smith D. J., and Smith A. G. (2010), “Biodiesel from algae: challenges and prospects”, Current Opinion in Biotechnology 21, pp. 277–286.
[83]. Sharma K.K., Schuhmann H., Schenk P. M. (2012), “High Lipid Induction in Microalgae for Biodiesel Production”, Energies 2012 (5), pp. 1532-1553.
[84]. Singh N. K. and Dhar D. W. (2010), "Microalgae as second generation biofuel. A review", Springer, p. 610-611.
[85]. Tadros M. G., (1985), Screening and Characterizing Oleaginous Microalgal Species from the Southeastern United States, Alabama A&M University. SERI/STR-231-2657, UC Category: 61c, DE 85008787.
[86]. Takagi M., Karseno, Toshiomi Y. (2006), “Effect of salt concentration on intracellular accumulation of lipids and triacylglyceride in marine microalgae Dunaliella cells”, Journal of Bioscience and Bioengineering 11: 223-226.
[87]. Talebi A. F., Mohtashami S. K., Tabatabaei M., Tohidfar M., Bagheri A., Zeinalabedini M., Mirzaei H. H., Mirzajanzadeh M., Shafaroudi S. M., and Bakhtiari S. (2013), “Fatty acids profiling: A selective criterion for screening microalgae strains for biodiesel production”, Elsevier, pp. 4-8. 135
[88]. Van den Hoek, C., D. G. Mann & H. M. Jahns, 1995. Algae: an Introduction to Phycology. Cambridge University Press, Cambridge, 627 pp.
[89]. Verma N.M., Mehrotra S., Shukla A. and Mishra B.N. (2010), “Review-Prospective of biodiesel production utilizing microalgae as the cell factories: A comprehensive discussion”, African Journal of Biotechnology 9, pp. 1402-1411.
[90]. Wagenen J. V., Miller T. W., Hobbs S., Hook P., Crowe B. and Huesemann M. (2012), “Effects of light and temperature on fatty acid production in Nannochloropsis salina”, Energies 5, pp. 731-740.
[91]. Widjaja A., Chien C. and Fei X. (2009), “Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 40(1), pp.13-20.
[92]. Woertz I. (2007), Lipid productivity of algae grown on dairy wastewater as a possible feedstock for biodiesel, A Master’s Thesis Presented to the Faculty California Polytechnic University, San Luis Obispo.
[93]. Zi Teng Wang, Ullrich N., Joo S., Waffenschmidt S., Goodenough U. (2009), “Algal Lipid Bodies: Stress Induction, Purification and Biochemical Characterization in Wild-Type and Starchless Chlamydomonas reinhardtii", Eukaryotic Cell, vol 8, No 12, pp.1856-1868.
TÀI LIỆU INTERNET
[94]. http://agriviet.com/threads/su-dung-cac-loai-cay-nong-lam-nghiep-san-xuat-nhien-lieu-sinh-hoc.180823/
[95]. http://biofuel.org.uk
[96]. http://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel
[97]. http://marine.csio.au/microalgae/methods/microalgaeisolationtechniques.htm
[98]. http://oilgae.com
[99]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%C3%AAn_li%E1%BB%87u_sinh_h%E1%BB%8Dc
[100]. http://vietnambiodiesel.blogspot.com/2007/04/rong-to-vit-nam-trong-sn-xut-nhin-liu.html
[101]. http://www.cyberlipid.org/glycer/biodiesel.htm
[102]. http://www.algae-energy.co.uk/biofuel_production/cultivation/
[103]. http://web.biosci.utexas.edu/utex/media.aspx a
---------------------------------------
Keyword: download,luan an tien si,sinh hoc,nghien cuu,tuyen chon,va nang cao,kha nang tong hop,lipid cua vi tao,lam co so,de san xuat, biodiesel,nguyen thi my lan
Nhận xét
Đăng nhận xét