Ảnh hưởng của nồng độ NPK lên hàm lượng protein và khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. nuôi cấy bằng hệ thống plastic bag photo-bioreactor

 TẠP CHÍ KHOA HỌC 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH 
Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION 
JOURNAL OF SCIENCE 
Vol. 17, No. 6 (2020): 977-988 
ISSN: 
1859-3100 Website:  
977 
Bài báo nghiên cứu* 
ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ NPK LÊN HÀM LƯỢNG PROTEIN 
VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA SPIRULINA SP. 
NUÔI CẤY BẰNG HỆ THỐNG PLASTIC BAG PHOTO – BIOREACTOR 
Võ Hồng Trung*, Nguyễn Mộng Thảo Uyên, 
Phạm Lương Anh Tuấn, Đỗ Anh Thư, Nguyễn Thị Hồng Phúc 
Bộ môn Hóa sinh, Độc chất, Khoa Dược, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, Việt Nam 
*Tác giả liên hệ: Võ Hồng Trung – Email: vohongtrung2503@gmail.com 
Ngày nhận bài: 02-12-2019; ngày nhận bài sửa: 11-3-2020, ngày chấp nhận đăng: 05-6-2020 
TÓM TẮT 
Spirulina sp. là tảo lam có cấu trúc xoắn, hàm lượng protein chiếm 60-70% trọng lượng khô 
và ứng dụng làm thực phẩm chức năng giúp ngăn ngừa lão hóa và ung thư. Dinh dưỡng nitơ và 
phosphor trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng mạnh lên hàm lượng protein và khả năng chống 
oxy hóa của Spirulina sp. Nghiên cứu ảnh hưởng ba nồng độ phân bón NPK (0,1g/L; 0,5g/L; 1g/L) 
lên hàm lượng protein, hàm lượng phenolic tổng và khả năng chống oxy hóa (I%, IC50 và AAI) của 
Spirulina. Kết quả cho thấy trong môi trường Zarrouk bổ sung NPK 0,5g/L có hàm lượng protein, 
phenolic và khả năng chống oxy hóa cao hơn so với môi trường bổ sung NPK 0,1g/L và 1g/L. 
Ngoài ra khả năng chống oxy hóa (IC50 và AAI) của Spirulina sp. trong môi trường Zarrouk bổ 
sung NPK 0,1g/L cao hơn môi trường bổ sung NPK 0,5g/L; 1g/L. 
Từ khóa: Spirulina sp., môi trường Zarrouk; hàm lượng protein; phenolic; chống oxy hóa 
1. Giới thiệu 
Spirulina sp. là một loại vi tảo dạng sợi xoắn, màu xanh lục có những đặc tính ưu 
việt và giá trị dinh dưỡng cao. Do đó gần đây, sự quan tâm đến Spirulina chủ yếu nằm ở 
giá trị dinh dưỡng của nó. Spirulina được nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng trong nhiều 
lĩnh vực đời sống và sức khỏe của con người. Spirulina được xem là một nguồn thực phẩm 
chức năng do chứa một hàm lượng cao dinh dưỡng (protein, acid amin và acid béo thiết 
yếu, polysaccarid, carotenoid, vitamin và sắt) (Miranda, Cintra, Barros, & Mancini Filho, 
1998). Nhiều nghiên cứu cho thấy Spirulina chứa khoảng 61,57% protein, acid amin thiết 
yếu (38,81% của protein), vitamin B12 (193 µg/10g) và acid folic (9,66 mg/100g), calci 
(1043,62 mg/100g) và sắt (338,76 mg/100g) (Morsy, Sharoba, & HEM, 2014). 
Cite this article as: Vo Hong Trung, Nguyen Mong Thao Uyen, Pham Luong Anh Tuan, Do Anh Thu, & 
Nguyen Thi Hong Phuc (2020). Effects of npk concentration on protein content and antioxidant capacity of 
Spirulina sp. Cultured by plastic bag photo – bioreactor. Ho Chi Minh City University of Education Journal 
of Science, 17(6), 977-988. 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
978 
Theo Danesi và cộng sự (2002) đã nghiên cứu nguồn nitrate từ urea làm tăng tốc độ 
tăng trưởng của tảo Spirulina, cũng như giúp cho tảo sản xuất lượng lớn diệp lục tố 
(Danesi, Rangel-Yagui, De Carvalho, & Sato, 2002). Theo nghiên cứu của Ffried và cộng 
sự (2003), việc tăng nồng độ nitrate và phosphate trong quá trình nuôi Spirulina dẫn đến 
việc tăng sản xuất diệp lục tố ở tảo. Nghiên cứu cũng chỉ ra trong cùng một nồng độ 
nitrate, nồng độ phosphate tăng lên 1,3 lần thì lượng diệp lục tố trên sinh khối khô tăng gần 
2 lần (Fried, Mackie, & Nothwehr, 2003). Sự tăng trưởng của Spirulina và thành phần của 
sinh khối phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là nguồn dinh dưỡng, nhiệt 
độ và ánh sáng (Cornet, Dussap, & Dubertret, 1992). 
Sinh khối của Spirulina cho thấy chứa hàm lượng lớn carotenoid, protein, vitamin 
(như tiền vitamin A, B1, B2, B6, B12, E và D), khoáng chất, acid béo thiết yếu và các 
thành phần khác có hoạt tính chất chống oxy. Những chất này có khả năng khử các gốc tự 
do thông qua tác dụng chống oxy hóa, làm chậm sự lão hóa của tế bào (Miranda et al., 
1998), (Shabana, Gabr, Moussa, El-Shaer, & Ismaiel, 2017). Một cơ chế điều hòa đã được 
phát triển ở tảo để kiểm soát sự hình thành ROS bao gồm các chất chống oxy hóa không 
enzyme như prolin, phenol; và các chất chống oxy hóa enzyme như superoxide dismutase 
(SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), peroxidase (POD), và glutathione 
reductase (Shabana et al., 2017). 
Vì vậy, nghiên cứu nuôi cấy Spirulina bằng hệ thống Plastic bag photo – bioreactor 
nhằm mục đích khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ phân bón NPK trong môi trường nuôi 
cấy lên sự tích lũy protein, phenolic và khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. 
2. Vật liệu và phương pháp 
2.1. Chủng Spirulina sp. và môi trường nuôi cấy 
Spirulina sp. (nguồn gốc từ Nhật Bản) được cung cấp bởi Phòng Công nghệ Tảo, 
Trường Đại học Quốc tế, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Spirulina sp. được 
nuôi cấy trên môi trường Zarrork pH 9 ±10% (Madkour, Kamil, & Nasr, 2012a, 2012b) 
2.2. Các phương pháp phân tích 
2.2.1. Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Bradford 
Thuốc thử: Cân 10 mg Coomassie Brilliant Blue G-250 hòa tan trong 50 mL ethanol 
95%. Thêm 100 mL H3PO4 85%, thêm nước cất vừa đủ 1000 mL (Bradford, 1976). 
Cân 0,005g tảo Spirulina sp. khô cho vào eppendorf 1,5 ml, thêm 1ml ethanol tuyệt 
đối, vortex. Đun cách thủy ở 50-60OC trong 5 phút. Li tâm 10000 rpm trong 3 phút, loại bỏ 
dịch lấy cắn. Sau đó thêm 200 µl nước cất hấp vô trùng, thêm 1ml thuốc thử, vortex trong 
3 phút. Ủ trong vòng 10 phút. Đo quang ở bước sóng 595nm. 
Đường chuẩn protein: protein BSA (Bovine serum albumin) chuẩn pha với nồng độ 
từ 10 đến 120 µg/mL, xác định nồng độ protein trong mẫu Spirulina sp. từ phương trình 
đường chuẩn y = 0,003x + 0,0124; R² = 0,9951. 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Võ Hồng Trung và tgk 
979 
2.2.2. Xác định hàm lượng phenolic tổng 
Cân 0,005g tảo Spirulina sp. khô cho vào eppendorf 1,5mL thêm 1mL methanol tuyệt 
đối, vortex cẩn thận. Li tâm 10.000 rpm trong 3 phút, bỏ cắn thu dịch chiết. Hút 500µl dịch 
chiết chuyển vào eppendorf 2ml, thêm 500µl thuốc thử Folin-Ciocalteau's phenol, vortex 
trong 3 phút, thêm 500µl Na2CO3 10%. Ủ tối 1,5 giờ. Đo quang ở bước sóng 750nm (Lim, 
Cheung, Ooi, & Ang, 2002; Hajimahmoodi et al., 2010; Goiris et al., 2012). 
Đường chuẩn phenolic: Acid gallic chuẩn với nồng độ từ 10 đến 200 mg/L và xác định 
nồng độ phenolic trong mẫu Spirulina sp. bằng phương trình: y = 30,263x – 0,0638; 
R² = 0,9948 
2.2.3. Khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. 
• Khả năng chống oxy hóa 
Thuốc thử DPPH (1,1-diphenyl-2picryl hidrazyl): pha dung dịch thuốc thử DPPH với 
nồng độ 0,004% trong. Cân 0,005g tảo Spirulina sp. khô cho vào eppendorf 1,5mL, thêm 
1mL ethanol tuyệt đối, vortex và ủ 4 giờ ở 4oC. Li tâm 10.000 rpm trong 3 phút. Hút 500µl 
dịch chiết chuyển vào eppendorf 2, thêm 1mL thuốc thử DPPH, ủ tối 30 phút và đo quang 
ở bước sóng 517nm. 
Mẫu đối chứng được chuẩn bị tương tự như trên nhưng dùng ethanol tuyệt đối thay 
cho mẫu thử. Khả năng chống oxy hóa (I%) được tính theo công thức (Albayrak, Aksoy, 
Sagdic, & Hamzaoglu, 2010; Tran, Doan, Louime, Giordano, & Portilla, 2014; Yaltirak, 
Aslim, Ozturk, & Alli, 2009): 
I% = Ađối chứng − Amẫu thử
Ađối chứng × 100 
Trong đó: 
I%: Tỉ lệ phần trăm hoạt tính chống oxy hóa (Percentage inhibition) 
A đối chứng: độ hấp thu của mẫu trắng tại bước sóng 517 nm 
A mẫu thử: độ hấp thu của mẫu thử tại bước sóng 517 nm. 
• Xác định giá trị IC50 
Pha thuốc thử DPPH (1,1-diphenyl-2picryl hidrazyl): pha dung dịch thuốc thử DPPH 
với nồng độ 0,004% trong methanol (Tran et al., 2014; Yaltirak et al., 2009). 
Cân 0,1g tảo Spirulina sp. khô cho vào falcon 10mL, thêm 10mL ethanol tuyệt đối, 
vortex trong 5 phút. Ủ lạnh 1,5 giờ ở 4oC. Li tâm 3000 rpm trong 5 phút. Hút dịch có nồng 
độ 20µg/mL đến 200µg/mL cho vào eppendorf 2mL. Thêm thể tích ethanol tuyệt đối vừa 
đủ 500µl. 
Mẫu đối chứng được chuẩn bị tương tự như trên nhưng dùng ethanol tuyệt đối thay 
cho mẫu thử. 
Tỉ lệ phần trăm hoạt tính chống oxy hóa được xác định theo công thức sau: 
I% = Ađối chứng − Amẫu thử
Ađối chứng × 100 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
980 
Trong đó: 
I%: Tỉ lệ phần trăm hoạt tính chống oxy hóa 
A đối chứng : độ hấp thu của mẫu trắng tại bước sóng 517 nm 
A mẫu thử: độ hấp thu của mẫu thử tại bước sóng 517 nm. 
Từ tỉ lệ % hoạt tính chống oxy hóa, xây dựng phương trình tương quan tuyến tính: y 
= ax+b. Từ đó xác định giá trị IC50 (µg/mL) (nồng đô ̣mà tại đó khử 50% gốc tự do DPPH) 
(Agustini, Suzery, Sutrisnanto, & Ma’ruf, 2015). 
• Chỉ số chống oxy hóa AAI (Antioxidant activity index) 
Chỉ số AAI được xác định bằng công thức: 𝐶𝐶𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 (µg/mL)
𝐼𝐼𝐶𝐶50 (µg/mL) (Scherer, & Godoy, 2009) 
Trong đó: 
CDPPH (µg/mL): Nồng đô ̣cuối của thuốc thử DPPH 
IC50 (µg/mL): Nồng đô ̣mà tại đó khử 50% gốc tự do. 
2.3. Phương pháp thiết kế thí nghiệm 
Spirulina sp. đạt giai đoạn tăng trưởng sau khoảng 7 ngày nuôi cấy trên môi trường 
Zarrouk, pH = 8,5 – 9,0; với cường độ ánh sáng 30 µmol/phonton/m2/s (chu kì sáng: tối = 
12: 12 giờ), nhiệt độ 25 ± 2oC được sử dụng để bố trí thí nghiệm. 
Spirulina sp. được nuôi trên môi trường Zarrork bổ sung NPK với 3 nồng độ 0,1g/L; 
0,5g/L; 1g/L bằng hệ thống Plastic bag photo – bioreactor với thể tích 5 lít, sục khí liên tục 
và được chiếu sáng trong điều kiện ánh sáng tự nhiên với cường đô ̣ánh sáng đo được vào 
các thời điểm: sáng:trưa:chiều khoảng 25:93:52 µmol photon/m2/s (Hình 2.1). 
Sau 10 ngày nuôi cấy tiến hành thu sinh khối tảo. Lọc dịch tảo qua túi lọc nylon 
monofilament với đường kính lỗ lọc là 25 µm. Sau đó rửa tảo nhiều lần với nước cất hấp 
vô trùng, lấy tảo trải đều trên giấy bạc và sấy khô ở nhiệt độ 600C. Tảo sau khi sấy khô 
được bảo quản ở nhiệt độ -200C cho phân tích hàm lượng protein, phenolic tổng và khả 
năng chống oxy hóa. 
Hình 2.1. Spirulina sp. được nuôi bằng hệ thống Plastic bag photo – bioreactor 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Võ Hồng Trung và tgk 
981 
2.4. Xử lí số liệu 
Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Số liệu được xử lí bằng Microsoft office Excel 
2016 và phân tích one way ANOVA bằng phần mềm SPSS 20.0 với sai số ý nghĩa 
p < 0,05. Tất cả các số liệu trong thí nghiệm được trình bày dưới dạng: Trung bình (Mean) 
± Sai số chuẩn (SE). 
3. Kết quả và thảo luận 
3.1 Hàm lượng protein 
Hình 3.1 cho thấy hàm lượng protein của Spirulina sp. trong môi trường Zarrouk bổ 
sung NPK ở 3 nồng độ 0,1g/L; 0,5g/L; 1g/L sau 10 ngày nuôi cấy. Spirulina sp. nuôi cấy ở 
nồng độ NPK 0,5g/L có hàm lượng protein (55,329 mg/g, 33,024%) cao hơn so với nuôi 
cấy ở nồng độ NPK 0,1g/L và 1g/L (38,240 mg/g và 32,996 mg/g), (22,344% và 20,264%) 
(p ≤ 0,05). Kết quả cho thấy môi trường Zarrouk bổ sung NPK 0,5 g/L kích thích sự tăng 
trưởng và tổng hợp protein, tuy nhiên ở môi trường bổ sung NPK 0,1g/L và 1g/L sự tăng 
trưởng và tổng hợp protein thấp. Điều này có thể là do ở nồng độ NPK 0,1g/L không đủ 
cho sự tăng trưởng và tổng hợp protein, còn ở nồng độ cao NPK 1 g/L gây ức sự tăng 
trưởng và tổng hợp protein của Spirulina sp. 
Nitơ là một trong những yếu tố chính của môi trường tăng trưởng cho bất kì tế bào 
nào. Sự thiếu hoặc đói nitơ được coi là yếu tố ức chế của các sinh vật. Tăng nồng độ nitơ 
lên đến 0,04 M làm tăng đáng kể sinh khối, hàm lượng protein, phycocyanin và lipid của 
tảo Spirulina, trong khi hàm lượng carotenoid tổng và β-carotene giảm so với đối chứng. 
Ngược lại, sinh khối, hàm lượng protein, phycocyanin và lipid giảm trong điều kiện đối 
chứng cho thấy nhu cầu nitơ để tổng hợp acid amin để tổng hợp protein và các thành phần 
tế bào khác như phycocyanin. Sự tích lũy carotenoid khi thiếu nitơ có thể là do sản xuất 
một lượng lớn acetyl-CoA, đóng vai trò là tiền chất để tổng hợp carotenoid (KAND, 2013). 
Dinh dưỡng NPK có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp protein ở Spirulina. Theo 
Kumari và các cộng sự (2014), nồng độ NPK (10:26:26) tối ưu giúp tảo Spirulina đạt được 
sinh khối khô và tốc độ tăng trưởng cực đại là 0,76 g/L. Bên cạnh đó, kali cũng đóng vai 
trò trong sự phát triển của tế bào tảo. Nồng độ ion K+ luôn hiện hữu trong tế bào chất của 
tảo, nó tăng lên khi sinh khối tế bào tăng và khi sinh khối tế bào đến giai đoạn bão hòa thì 
nồng độ K+ xuống mức thấp hơn giá trị cơ bản (Kumari, Kumar, Pathak, & Guria, 2014). 
Theo Uslu và cộng sự (2011), sự giảm nồng độ nitơ trong môi trường nuôi cấy dẫn 
đến sự thay đổi đáng kể trong thành phần của tế bào, tăng tích lũy thành phần lipid và giảm 
hàm lượng protein S. platensis trong nuôi cấy mẻ (Uslu, Içik, Koç, & Göksan, 2011). 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
982 
Hình 3.1. Hàm lượng protein mg/g (a) và % (b) của Spirulina sp. 
trong môi trường Zarrouk bổ sung NPK ở các nồng độ khác nhau 
3.2 Hàm lượng phenolic tổng 
Hàm lượng phenolic tổng của Spirulina sp. ở môi trường bổ sung NPK 0,1 g/L 
(1,757 mg/g) và 0,5g/L (1,838 mg/g) không có sự khác biệt (p > 0,05) và cao hơn so với 
môi trường bổ sung NPK 1g/L (1,262 mg/g) (p ≤ 0,05) (Hình 3.2). Kết quả này cho thấy ở 
nồng độ NPK thấp (0,1 g/L và 0,5 g/L) kích thích Spirulina sp. tổng hợp nhiều các hợp 
chất phenolic hơn so với điều kiện nuôi cấy nồng độ NPK cao (1 g/L). Điều này có thể do 
sự cạn kiệt nguồn dinh dưỡng nitơ và phosphor trong môi trường nuôi cấy. 
Sự tăng khả năng tích lũy hợp chất phenolic và các chất chống oxy hóa khác trong tế 
bào tảo được xem là sự phản ứng của tế bào với sự đói nitrate trong môi trường. Việc gia 
tăng khả năng tích lũy polyphenol dưới tình trạng stress là cần thiết nhằm cải thiện áp lực 
0
10
20
30
40
50
60
0,1 g/L 0,5 g/L 1 g/L
H
àm
 lư
ợn
g 
pr
ot
ei
n 
(m
g/
g)
Nồng độ NPK (g/L)
(a)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,1 g/L 0,5 g/L 1 g/L
H
àm
 lư
ợn
g 
pr
ot
ei
n 
(%
)
Nồng độ NPK (g/L)
(b)
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Võ Hồng Trung và tgk 
983 
áp suất thủy tĩnh, để duy trì cân bằng ion trong tình trạng stress thẩm thấu do nitrat và các 
yếu tố quá mẫn gây nên (Mukherjee et al., 2019). 
Theo Gershwin và Belay (2007), các hợp chất phenolic được biết là có khả năng 
chống oxy hóa và tương tác với các gốc tự do, chúng có khả năng ức chế quá trình peroxy 
bằng khả năng cô lập các gốc tự do (Gershwin, & Belay, 2007). Ngoài ra, Mirada và cộng 
sự (1998) đã chứng minh hoạt động chống oxy hóa của các phycobiliprotein, phycocyanin 
và allophycocyanin có trong sinh khối Spirulina (Miranda, Cintra, Barros, & Mancini-
Filho, 1998). 
Hình 3.2. Hàm lượng phenolic trên khối lượng khô của Spirulina sp. 
trong môi trường Zarrouk bổ sung NPK ở các nồng độ khác nhau 
3.3 Khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. 
Sau 10 ngày nuôi cấy, khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. trong môi trường bổ 
sung NPK 0,1g/L, 0,5g/L và 1g/L lần lượt là 26,102%, 71,372% và 57,603%. Kết quả cho 
thấy khả năng chống oxy hóa của Spirulina sp. trong môi trường bổ sung NPK 0,5g/L cao 
hơn so với các nồng độ còn lại (p ≤ 0,05) (Hình 3.3). 
Spirulina sp. nuôi cấy ở môi trường bổ sung NPK 0,1 g/L có giá trị IC50 
(83,9369 mg) thấp hơn so với các môi trường nuôi cấy còn lại (p ≤ 0,05) (Hình 3.4 ). Giá 
trị IC50 là thước đo hiệu quả của một chất trong việc ức chế chức năng sinh học hoặc sinh 
hóa cụ thể. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt tính chống oxy hóa này là do sự 
hiện diện của phycocyanin có trong Spirulina, chiếm khoảng 14% trong tảo Spirulina 
(El Baky, El Baroty, & Ibrahem, 2015). 
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0,1 g/L 0,5 g/L 1 g/L
H
àm
 lư
ợn
g 
ph
en
ol
ic
 tổ
ng
(m
g 
ac
id
 g
al
lic
/g
)
Nồng độ NPK (g/L)
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
984 
Chỉ số chống oxy hóa AAI phụ thuộc vào khả năng ức chế 50% gốc tự do của chất 
chống oxy hóa. Kết quả cho thấy Spirulina sp. nuôi cấy trong môi trường bổ sung NPK 
0,1g/L có chỉ số chống oxy hóa AAI (0,031) cao hơn so với các nồng độ NPK còn lại 
(p≤0,05) (Hình 3.5). 
Spirulina chứa các hợp chất có chức năng acid phenolic, tocopherol, phycocyanin, 
polysaccharide và β-carotene là các hợp chất có khả năng chống oxy hóa, chống viêm và 
kích thích miễn dịch (Miranda et al., 1998; Finamore, Palmery, Bensehaila, & Peluso, 
2017). Spirulina chứa phycobiliprotein có khả năng chống oxy hóa và chống tăng sinh tế 
bào. Một nhóm hoạt chất có tác dụng sinh học quan trọng khác của Spirulina là các 
carotenoid, tổng lượng chất này là 346 mg/100g trọng lượng chất khô. Đặc biệt, tảo 
Spirulina là loại thực vật chứa hàm luợng β- carotene, chiếm 52% trong tổng hàm lượng 
carotenoid (tiền Vitamin A) cao nhất, gấp 10 lần hàm lượng β-carotene có trong cà rốt. β-
carotene trong Spirulina là chất chống oxy hóa mạnh, giúp tiêu diệt các gốc tự do 
(Konícková et al., 2014). 
Hình 3.3. Khả năng chống oxy hóa I% của Spirulina sp. 
 trong môi trường Zarrouk bổ sung NPK ở các nồng độ khác nhau. 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0,1 g/L 0,5 g/L 1 g/L
K
hả
 n
ăn
g 
ch
ốn
g 
ox
y 
hó
a 
(I%
)
Nồng độ NPK (g/L)
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Võ Hồng Trung và tgk 
985 
Hình 3.4. Khả năng chống oxy hóa IC50 của Spirulina sp. 
trong môi trường Zarrouk bổ sung NPK ở các nồng độ khác nhau 
Hình 3.5. Chỉ số chống oxy hóa AAI của Spirulina sp. 
trong môi trường Zarrouk thay thế NPK ở các nồng độ khác nhau 
4. Kết luận 
Spirulina sp. nuôi cấy bằng hệ thống Plastic bag photo – bioreactor trong môi trường 
Zarrouk bổ sung nồng độ NPK ảnh hưởng lên hàm lượng protein, phenolic và khả năng 
chống oxy hóa của tảo. Sự tích lũy protein, phenolic và khả năng chống oxy hóa của 
Spirulina sp. tại nồng độ NPK 0,5g/L cao hơn môi trường bổ sung nồng độ NPK 0,1g/L và 
1g/L. Ngoài ra hàm lượng phenolic của 2 môi trường bổ sung nồng độ NPK 0,1g/L và 
0,5g/L có kết quả tương đương và cao hơn môi trường bổ sung nồng độ NPK 1g/L. 
0
50
100
150
200
250
300
350
0,1 g/L 0,5 g/L 1 g/L
IC
50
(m
g)
Nồng độ NPK (g/L)
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
986 
 Tuyên bố về quyền lợi: Các tác giả xác nhận hoàn toàn không có xung đột về quyền lợi. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Agustini, T. W., Suzery, M., Sutrisnanto, D., & Ma’ruf, W. F. (2015). Comparative Study of 
Bioactive Substances Extracted from Fresh and Dried Spirulina sp.. Procedia Environmental 
Sciences, 23, 282-289. 
Albayrak, S., Aksoy, A., Sagdic, O., & Hamzaoglu, E. (2010). Compositions, antioxidant and 
antimicrobial activities of Helichrysum (Asteraceae) species collected from Turkey. Food 
chemistry, 119(1), 114-122. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.06.003 
Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities 
of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem, 72, 248-254. 
Cornet, J. F., Dussap, C. G., & Dubertret, G. (1992). A structured model for simulation of cultures 
of the cyanobacterium Spirulina platensis in photobioreactors: I. Coupling between light 
transfer and growth kinetics. Biotechnol Bioeng, 40(7), 817-825. doi:10.1002/bit.260400709 
Danesi, E., Rangel-Yagui, C. d. O., De Carvalho, J., & Sato, S. (2002). An investigation of effect 
of replacing nitrate by urea in the growth and production of chlorophyll by Spirulina 
platensis. Biomass and Bioenergy, 23(4), 261-269. 
El Baky, H. H. A., El Baroty, G. S., & Ibrahem, E. A. (2015). Functional characters evaluation of 
biscuits sublimated with pure phycocyanin isolated from Spirulina and Spirulina biomass. 
Nutricion Hospitalaria, 32(1), 231-241. 
Finamore, A., Palmery, M., Bensehaila, S., & Peluso, I. (2017). Antioxidant, Immunomodulating, 
and Microbial-Modulating Activities of the Sustainable and Ecofriendly Spirulina. Oxid Med 
Cell Longev, 3247528. doi:10.1155/2017/3247528 
Fried, S., Mackie, B., & Nothwehr, E. (2003). Nitrate and phosphate levels positively affect the 
growth of algae species found in Perry Pond. Tillers, 4, 21-24. 
Gershwin, M. E., & Belay, A. (2007). Spirulina in human nutrition and health: CRC press. 
Goiris, K., Muylaert, K., Fraeye, I., Foubert, I., De Brabanter, J., & De Cooman, L. (2012). 
Antioxidant potential of microalgae in relation to their phenolic and carotenoid content. 
Journal of Applied Phycology, 24(6), 1477-1486. 
Hajimahmoodi, M., Faramarzi, M. A., Mohammadi, N., Soltani, N., Oveisi, M. R., & Nafissi-
Varcheh, N. (2010). Evaluation of antioxidant properties and total phenolic contents of some 
strains of microalgae. Journal of Applied Phycology, 22(1), 43-50. 
KAND, S. (2013). Effect of different nitrogen concentrations on the biomass and biochemical 
consituents ofSpirulina platensis [Geitler]. Asian Journal of Bio Science, 8(2), 245-247. 
Konícková, R., Vanková, K., Vaníková, J., Vánová, K., Muchová, L., Subhanová, I., . . . Kolár, M. 
(2014). Anti-cancer effects of blue-green alga Spirulina platensis, a natural source of 
bilirubin-like tetrapyrrolic compounds. Annals of Hepatology, 13(2), 273-283. 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Võ Hồng Trung và tgk 
987 
Kumari, A., Kumar, A., Pathak, A. K., & Guria, C. (2014). Carbon dioxide assisted Spirulina 
platensis cultivation using NPK-10: 26: 26 complex fertilizer in sintered disk 
chromatographic glass bubble column. Journal of CO2 Utilization, 8, 49-59. 
Lim, S., Cheung, P., Ooi, V., & Ang, P. (2002). Evaluation of antioxidative activity of extracts 
from a brown seaweed, Sargassum siliquastrum. Journal of Agricultural and Food 
Chemistry, 50(13), 3862-3866. 
Madkour, F. F., Kamil, A. E.-W., & Nasr, H. S. (2012a). Production and nutritive value of 
Spirulina platensis in reduced cost media. The egyptian journal of aquatic research, 38(1), 
51-57. 
Madkour, F. F., Kamil, A. E.-W., & Nasr, H. S. (2012b). Production and nutritive value of 
Spirulina platensis in reduced cost media. Egyptian Journal of Aquatic Research, 38, 51-57. 
Miranda, M., Cintra, R., Barros, S. B. d. M., & Mancini-Filho, J. (1998). Antioxidant activity of the 
microalga Spirulina maxima. Brazilian Journal of Medical and biological research, 31(8), 
1075-1079. 
Miranda, M. S., Cintra, R. G., Barros, S. B., & Mancini Filho, J. (1998). Antioxidant activity of the 
microalga Spirulina maxima. Braz J Med Biol Res, 31(8), 1075-1079. 
Morsy, O., Sharoba, A. E.-D., & HEM, B. (2014). Production and evaluation of extruded food 
products by using spirulina algae. Annals of Agric. Sci., Moshtohor ISSN, 1110-0419. 
Mukherjee, P., Gorain, P. C., Paul, I., Bose, R., Bhadoria, P., & Pal, R. (2019). Investigation on the 
effects of nitrate and salinity stress on the antioxidant properties of green algae with special 
reference to the use of processed biomass as potent fish feed ingredient. Aquaculture 
International, 1-24. 
Scherer, R., & Godoy, H. T. (2009). Antioxidant activity index (AAI) by the 2, 2-diphenyl-1-
picrylhydrazyl method. Food chemistry, 112(3), 654-658. 
Shabana, E. F., Gabr, M. A., Moussa, H. R., El-Shaer, E. A., & Ismaiel, M. M. S. (2017). 
Biochemical composition and antioxidant activities of Arthrospira (Spirulina) platensis in 
response to gamma irradiation. Food Chem, 214, 550-555. 
doi:10.1016/j.foodchem.2016.07.109 
Tran, D., Doan, N., Louime, C., Giordano, M., & Portilla, S. (2014). Growth, antioxidant capacity 
and total carotene of Dunaliella salina DCCBC15 in a low cost enriched natural seawater 
medium. World J Microbiol Biotechnol, 30(1), 317-322. doi:10.1007/s11274-013-1413-2 
Uslu, L., Içik, O., Koç, K., & Göksan, T. (2011). The effects of nitrogen deficiencies on the lipid 
and protein contents of Spirulina platensis. African Journal of Biotechnology, 10(3), 
386-389. 
Yaltirak, T., Aslim, B., Ozturk, S., & Alli, H. (2009). Antimicrobial and antioxidant activities of 
Russula delica Fr. Food Chem Toxicol, 47(8), 2052-2056. doi:10.1016/j.fct.2009.05.029 
Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Tập 17, Số 6 (2020): 977-988 
988 
EFFECTS OF NPK CONCENTRATION ON PROTEIN CONTENT 
AND ANTIOXIDANT CAPACITY OF SPIRULINA SP. CULTURED 
BY PLASTIC BAG PHOTO – BIOREACTOR 
Vo Hong Trung*, Nguyen Mong Thao Uyen, 
Pham Luong Anh Tuan, Do Anh Thu, Nguyen Thi Hong Phuc 
Department of Biochemistry and Toxicology, Nguyen Tat Thanh University, HCM City, Vietnam 
*Corresponding author: Vo Hong Trung – Email: vohongtrung2503@gmail.com 
Received: December 02, 2019; Revised: March 11, 2020; Accepted: June 05, 2020 
ABSTRACT 
Spirulina sp. is blue-green algae with spiral-shape. The protein content varies between 60 
and 70% of its dry weight. It is usually used as a functional food to prevent aging and cancer. 
Nitrogen and phosphor as nutrients in a culture medium strongly influence the protein content and 
the antioxidant ability of Spirulina sp. This paper reports a study on the effect of three levels of 
concentration of NPK fertilizer (0.1g. L-1; 0.5g.L-1; 1g.L-1) on protein content, total phenolic 
content, and antioxidant capacity (I%, IC50 and AAI) of Spirulina. The results showed that 
with 0.5g.L-1 NPK added Zarrouk medium protein, phenolic content and antioxidant capacity were 
higher than 0.1 g.L-1 and 1 g.L-1 concentrations of NPK. Besides, it was found that the antioxidant 
ability (IC50 and AAI values) of Spirulina sp. in a Zarrouk medium containing 0.1g.L-1 
concentration of NPK was higher than the medium containing 0.5g.L-1 and 1g.L-1 concentrations 
of NPK. 
Keywords: Spirulina sp.; Zarrouk medium; protein content; phenolic; antioxidant capacity