Ảnh hưởng của mật độ nuôi ban đầu và pH đến sinh trưởng, mật độ cực đại và thời gian pha cân bằng của tảo Thalassiosira pseudonana (Hasle & Heimdal, 1970) nuôi sinh khối

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2017<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ NUÔI BAN ĐẦU VÀ pH ĐẾN SINH<br /> TRƯỞNG, MẬT ĐỘ CỰC ĐẠI VÀ THỜI GIAN PHA CÂN BẰNG<br /> CỦA TẢO Thalassiosira pseudonana (Hasle & Heimdal, 1970)<br /> NUÔI SINH KHỐI<br /> EFFECT OF DENSITYAND pH ON GROWTH, MAXIMUM DENSITY<br /> AND THE TIME OBTAINED STATIONARY PHASE<br /> OF Thalassiosira pseudonana (Hasle & Heimdal, 1970) MASS PRODUCTION<br /> Trần Thị Lê Trang1, Lục Minh Diệp1<br /> Ngày nhận bài: 15/8/2016; Ngày phản biện thông qua: 21/12/2016, Ngày duyệt đăng: 15/6/2017<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Mật độ nuôi và pH là hai yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng, mật độ cực đại và thời gian đạt<br /> pha cân bằng của vi tảo nói chung và tảo T. pseudonana nói riêng. Nghiên cứu được thực hiện với 4 mật độ<br /> (10, 15, 20 và 25 vạn tb/ml) và 5 mức pH (7,0; 7,5; 8,0; 8,5 và 9,0) trong nuôi sinh khối tảo T. pseudonana ở<br /> thể tích 60 lít. Kết quả cho thấy: Tảo được nuôi ở mật độ cao hơn (15, 20 và 25 vạn tb/ml) cho sinh trưởng,<br /> mật độ cực đại cao hơn và thời gian pha cân bằng sớm hơn so với mật độ thấp 10 vạn tb/ml (81,77 – 82,27 so<br /> với 71,53 vạn tb/ml; 4 hoặc 5 so với 6 ngày) (P < 0,05). Kết quả tương tự cũng được ghi nhận đối với các mức<br /> pH trong đó pH thấp từ 7,0 – 8,0 cho sinh trưởng, mật độ cực đại và thời gian đạt pha cân bằng tốt hơn so với<br /> mức pH cao 8,5 và 9,0 (67,87 – 78,83 so với 45,53 và 56,33; ngày thứ 5 so với ngày thứ 6) (P < 0,05). Như vậy,<br /> nên nuôi tảo T. pseudonana ở mật độ 15 vạn tb/ml và pH từ 7,5 đến 8,0.<br /> Từ khóa: Mật độ cực đại, pH, sinh trưởng, pha cân bằng, Thalassiosira pseudonana<br /> ABSTRACT<br /> Density and pH are two factors having significant effects on growth, maximum density and the time obtained<br /> in the stationary phase of microalgae in general and T. pseudonana in particular. The research was carried<br /> out with 4 different density levels (10, 15, 20 and 25 x 104cells/ml) and pH levels (7.0, 7.5, 8.0, 8.5 and 9.0)<br /> in T. pseudonana mass production in volume of 60 liters. The results showed that: T. pseudonana cultured at the<br /> density of 15, 20 and 25 x 104cells/ml gave higher growth, maximum density (81.77 – 82.27 compared to 71.53<br /> 104cells/ml) and earlier time of stationary phase (4 or 5 as opposed to 6 days) in comparison with those of<br /> 10 x 104cells/ml (P < 0.05). The similar results were also found with pH, in which, lower pH (7.0 – 8.0) showed<br /> higher maximum density and earlier time of stationary phase compared with the higher pH (8.5 and 9.0)<br /> (67.87 – 78.83 as opposed to 45.53 and 56.33; day 5 compared to day 6) (P < 0.05). From this study, it can be<br /> suggested that T. pseudonana should be cultured at the density of 15 x 104cells/ml and pH between 7.5 and 8.0.<br /> Keywords: Growth, maximum density, pH, stationary phase, Thalassiosira pseudonana<br /> <br /> 1<br /> <br /> Viện Nuôi trồng thủy sản, Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 121<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Vi tảo (Microalgae) là nguồn thức ăn tự<br /> nhiên, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất<br /> giống các đối tượng thủy sản bao gồm các loài<br /> cá, giáp xác và động vật thân mềm. Kỹ thuật<br /> lưu giữ, nuôi và thu sinh khối tảo là một trong<br /> những khâu then chốt, quyết định đến sự thành<br /> công trong ương nuôi ấu trùng [9, 11]. Cho đến<br /> nay, các trại sản xuất giống ở nước ta chỉ tập<br /> trung sử dụng một vài loại giống tảo bản địa:<br /> Chaetoceros, Nannochloropsis, Isochrysis với<br /> năng suất và chất lượng luôn biến động đặc<br /> biệt là vào mùa mưa, đã ảnh hưởng lớn đến tỷ<br /> lệ sống, khả năng biến thái và chuyển giai đoạn<br /> của ấu trùng, từ đó gián tiếp làm giảm hiệu quả<br /> sản xuất. Đa dạng hóa số loài vi tảo ngoài các<br /> loài bản địa bằng cách di nhập từ nước ngoài<br /> về là một trong những hướng đi đang được<br /> quan tâm, nhằm cải thiện chất lượng và nâng<br /> cao tỷ lệ sống của con giống.<br /> Thalassiosira là loài tảo khuê đơn bào mới<br /> được nhập về nước ta trong những năm gần<br /> đây, có giá trị dinh dưỡng rất cao, đặc biệt<br /> là các axit béo không no đa nối đôi với hàm<br /> lượng DHA và EPA đạt 7,2 mg/ml [14, 15].<br /> Trong điều kiện nuôi nhân tạo, Thalassiosira<br /> có tốc độ sinh trưởng nhanh, có khả năng thích<br /> ứng với những thay đổi môi trường như: pH,<br /> ánh sáng và nhiệt độ [7]. Với những ưu điểm<br /> trên cộng với kích thước tế bào nhỏ 4-6 µm,<br /> Thalassiosira là một trong những loài tảo được<br /> ưu tiên lựa chọn trong các trại sản xuất giống<br /> cá biển (làm thức ăn cho copepoda), các trại<br /> sản xuất nhuyễn thể (giai đoạn nhuyễn thể có<br /> kích thước 200 µm trở lên) và các trại sản xuất<br /> tôm giống (giai đoạn mysis đến post-larvae)<br /> [11, 12].<br /> pH và mật độ nuôi được xem là hai yếu tố<br /> quan trọng hàng đầu ảnh hưởng trực tiếp đến<br /> tốc độ sinh trưởng, mật độ cực đại, thời gian<br /> đạt pha cân bằng và thời gian duy trì của quần<br /> thể tảo nói chung và Thalassiosira nói riêng<br /> [2, 3, 4]. Việc xác định pH và mật độ nuôi thích<br /> hợp không những cho năng suất cao mà còn<br /> <br /> 122 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 2/2017<br /> tiết kiệm được lượng hóa chất sử dụng và<br /> nguồn tảo giống ban đầu nhằm đem lại hiệu<br /> quả kinh tế khi nuôi ở quy mô công nghiệp.<br /> Tuy nhiên, cho đến nay các nghiên cứu về<br /> pH và mật độ nuôi trong nuôi sinh khối tảo<br /> Thalassiosira còn hạn chế do nhiều nguyên<br /> nhân như thiếu nguồn giống, kinh phí triển<br /> khai,…. Chính vì vậy, nghiên cứu này nhằm<br /> xác định pH và mật độ nuôi tối ưu cho nuôi<br /> tảo Thalassiosira ở quy mô sinh khối, cung cấp<br /> các dữ liệu quan trọng cho việc thiết lập quy<br /> trình nuôi thu sinh khối loài tảo này phù hợp với<br /> điều kiện khí hậu ở nước ta.<br /> II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Vật liệu nghiên cứu<br /> Đối tượng nghiên cứu là giống tảo<br /> Thalassiosira pseudonana (Hasle & Heimdal,<br /> 1970) được nhập từ Đan Mạch từ năm 2012<br /> và đang được lưu giữ tại phòng Tảo giống<br /> thuộc Viện Nuôi trồng Thủy sản, Trường Đại<br /> học Nha Trang. Nghiên cứu được thực hiện từ<br /> tháng 9 đến tháng 12 năm 2015.<br /> Nguồn nước biển được lấy từ khu vực<br /> Hòn Đỏ thuộc vịnh Nha Trang, cấp vào bể<br /> chứa 10m3, qua hệ thống lọc cát, sau đó để<br /> lắng từ 2 – 3 ngày nhằm loại bỏ cặn, chất hữu<br /> cơ lơ lửng...Nước biển sau khi lọc và lắng<br /> được cấp vào các túi nylon 60 lít và được<br /> xử lý bằng Chlorine 25 ppm trong 1 ngày với<br /> sục khí mạnh để diệt khuẩn, sau đó trung hòa<br /> bằng Natrithiosulfat với tỉ lệ 1:1. Môi trường<br /> dinh dưỡng được sử dụng trong nghiên cứu<br /> này là f/2.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ được<br /> bố trí với 4 nghiệm thức lần lượt là: 10, 15, 20<br /> và 25 vạn tế bào/ml trong nuôi sinh khối tảo<br /> T. pseudonana trong túi nylon 60 lít. Mỗi<br /> nghiệm thức được lặp lại 3 lần cùng thời điểm.<br /> Ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng, mật<br /> độ cực đại và thời gian đạt pha cân bằng<br /> của tảo được bố trí với 5 mức khác nhau:<br /> pH 7,0; 7,5; 8,0; 8,5 và 9,0. Các mức pH được<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> điều chỉnh bằng cách sử dụng các hóa chất<br /> HCl và NaOH. Mật độ ban đầu là kết quả tốt<br /> nhất ở thí nghiệm 1. Mỗi nghiệm thức được lặp<br /> lại 3 lần cùng thời điểm.<br /> Trong suốt quá trình thí nghiệm, các thông<br /> số kĩ thuật được đảm bảo phù hợp với sự sinh<br /> trưởng và phát triển của tảo T. pseudonana<br /> gồm: nhiệt độ từ 25 – 350C, độ mặn 30 –<br /> 35‰, cường độ ánh sáng dưới 20 klux (nhờ<br /> hệ thống mái che), sục khí liên tục với tốc độ<br /> 300 lít/phút.<br /> 3. Phương pháp thu thập và xử lí số liệu<br /> 3.1. Phương pháp lấy mẫu tảo<br /> Mẫu tảo được lấy một lần trong ngày vào 8<br /> giờ sáng để xác định mật độ tế bào. Lượng mẫu<br /> tảo được lấy mỗi lần là 5 ml. Mẫu sau khi thu<br /> được cố định bằng dung dịch Neutral Lugols<br /> (20g Potasium Iodin (KI) + 10g I2 + 200 mL<br /> nước cất).<br /> 3.2. Phương pháp xác định mật độ tế bào tảo<br /> Việc xác định mật độ tế bào được tiến<br /> hành bằng buồng đếm hồng cầu (Neubaeur’s<br /> Hemacytometer); buồng đếm có 25 ô vuông<br /> lớn, mỗi ô có 16 ô vuông nhỏ, mỗi ô vuông nhỏ<br /> có diện tích 0,0025 mm2, độ sâu buồng đếm<br /> 0,1 mm.<br /> Lắc đều mẫu tảo, dùng micropipet hút<br /> mẫu tảo cho vào buồng đếm đã được đậy sẵn<br /> lamen, để lắng một lúc rồi đưa vào thị trường<br /> kính để đếm ở vật kính 40. Mật độ tế bào được<br /> xác định theo 2 trường hợp:<br /> - Trường hợp mật độ tảo thưa (dưới 5´106<br /> TB/mL): Mật độ tế bào (TB/mL) = Số tế bào<br /> đếm được trong 25 ô lớn ´ 104.<br /> - Trường hợp mật độ tảo dày (trên 5´106<br /> TB/mL): Mật độ tế bào (TB/mL) = (Số tế bào ở<br /> 5 ô lớn/5) ´ 25 ´ 104.<br /> 3.3. Quản lý các yếu tố môi trường<br /> Các yếu tố môi trường được xác định hàng<br /> ngày. Nhiệt độ đo bằng nhiệt kế rượu (độ chính<br /> xác 10C). pH được đo bằng máy đo pH (Hanna<br /> pH Meter, độ chính xác 0,1). Độ mặn được đo<br /> <br /> Số 2/2017<br /> bằng khúc xạ kế (Refractometer, độ chính xác<br /> 0,5‰). Cường độ ánh sáng được đo bằng máy<br /> đo cầm tay Hanna Digital Illuminometer – Đài<br /> Loan (độ chính xác ±6% giá trị đọc được).<br /> 3.4. Phương pháp xử lý số liệu<br /> Các số liệu được xử lý bằng phần mềm<br /> SPSS 16.0. Sử dụng phương pháp phân tích<br /> phương sai một yếu tố (Oneway - ANOVA) và<br /> phép kiểm định Duncan để so sánh sự khác<br /> biệt có ý nghĩa thống kê (P < 0,05) về mật độ<br /> tảo giữa các nghiệm thức thí nghiệm. Toàn bộ<br /> số liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung<br /> bình (TB) ± sai số chuẩn (SE).<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Ảnh hưởng của mật độ nuôi<br /> Kết quả nghiên cứu cho thấy, mật độ có<br /> ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, mật độ cực<br /> đại và thời gian đạt pha cân bằng của quần<br /> thể tảo T. pseudonana với xu hướng chung là<br /> mật độ nuôi càng cao thì khả năng sinh trưởng<br /> của tảo càng nhanh, mật độ cực đại đạt được<br /> càng lớn và thời gian đạt pha cân bằng càng<br /> sớm (Hình 1).<br /> Ở nghiệm thức có mật độ thấp 10 vạn tb/ml,<br /> tảo sinh trưởng chậm, mật độ cực đại đạt được<br /> thấp (71,53 ± 1,99) và thời gian đạt pha cân<br /> bằng muộn hơn (ngày nuôi thứ 6) so với các<br /> nghiệm thức có mật độ cao hơn (P < 0,05).<br /> Khi gia tăng mật độ từ 15 đến 25 vạn tb/ml,<br /> sinh trưởng của tảo tăng nhanh, mật độ cực<br /> đại đạt từ 81,77 – 82,27 vạn tb/ml, thời gian<br /> đạt pha cân bằng sớm ở ngày nuôi thứ 4 và 5.<br /> Không có sự khác biệt thống kê về mật độ cực<br /> đại, giữa các mật độ 15, 20 và 25 vạn tb/ml<br /> (82,27 ± 2,08; 81,93 ± 2,17 và 81,77 ± 1,79)<br /> (P > 0,05). Tuy nhiên, ở mật độ ban đầu cao<br /> 25 vạn tb/ml có thời gian đạt pha cân bằng<br /> rất sớm (ngày thứ 4) nhưng thời gian duy trì<br /> của quần thể tảo T. pseudonana ngắn hơn 2<br /> ngày so với các mật độ còn lại (8 ngày so với<br /> 10 ngày)<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 123<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2017<br /> <br /> Hình 1. Ảnh hưởng của mật độ<br /> <br /> Mật độ nuôi là một trong những yếu tố có<br /> liên quan mật thiết đến tốc độ sinh trưởng, mật<br /> độ cực đại và thời gian tảo đạt pha cân bằng<br /> [1], [2], [5]. Nhiều nghiên cứu cho thấy: các loài<br /> tảo nói chung và tảo T. pseudonana nói riêng<br /> đều phát triển theo quy luật chung: khi mật độ<br /> nuôi cao thì tốc độ sinh trưởng của tảo nhanh,<br /> mật độ cực đại lớn và thời gian đạt pha cân<br /> bằng sớm hơn [3, 4, 6]. Mật độ nuôi cao làm số<br /> lượng tế bào tham gia vào quá trình phân chia<br /> càng lớn, kết quả là tốc độ sinh trưởng của<br /> tảo càng nhanh, số lượng tế bào tạo ra càng<br /> lớn và ngược lại [1, 3]. Điều này có ý nghĩa<br /> rất lớn trong nuôi sinh khối các loài tảo nhằm<br /> rút ngắn thời gian của pha 1 (pha thích nghi),<br /> nhanh chóng đạt đến pha cân bằng nhằm thu<br /> được lượng sinh khối lớn [10]. Do đó, trong<br /> trường hợp cần thu sinh khối tảo lớn trong thời<br /> gian ngắn nhất, bên cạnh các tác động về môi<br /> trường, dinh dưỡng và hệ thống nuôi, gia tăng<br /> mật độ nuôi là một trong những giải pháp phổ<br /> biến và hiệu quả.<br /> Tuy nhiên, việc gia tăng mật độ nuôi cũng<br /> có những tác động tiêu cực đối với sự sinh<br /> trưởng và phát triển của quần thể tảo. Sự<br /> tăng nhanh mật độ tế bào kéo theo sự thay<br /> đổi nhanh chóng của các yếu tố trong hệ thống<br /> nuôi, gồm: cạn kiệt dinh dưỡng, pH tăng, thiếu<br /> hụt CO2, hạn chế ánh sáng, tăng số lượng<br /> <br /> 124 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> tế bào chết và các sản phẩm thải,… [1], [6].<br /> Hậu quả là, quần thể tảo nhanh chóng đạt đến<br /> pha cân bằng sau đó bước vào pha suy vong<br /> và tàn lụi; do đó thời gian duy trì quần thể giảm<br /> một cách đáng kể. Điều này giải thích tại sao ở<br /> nghiệm thức có mật độ nuôi cao 25 vạn tb/ml,<br /> sinh trưởng của tảo nhanh, thời gian đạt pha<br /> cân bằng sớm nhưng thời gian tàn lụi cũng xảy<br /> ra nhanh hơn.<br /> Như vậy, mật độ nuôi thích hợp cho sinh<br /> trưởng, mật độ cực đại và thời gian pha cân<br /> bằng của tảo T. pseudonana nuôi sinh khối là<br /> 15 vạn tb/ml nhằm tiết kiệm nguồn tảo giống,<br /> đem lại hiệu quả kinh tế cho người nuôi.<br /> 2. Ảnh hưởng của pH<br /> Tương tự, pH cũng có ảnh hưởng lớn đến<br /> sinh trưởng, mật độ cực đại và thời gian đạt<br /> pha cân bằng của tảo T. pseudonana với xu<br /> hướng chung là pH ở mức thấp hơn (7,0 – 8,0)<br /> cho kết quả sinh trưởng, mật độ cực đại và thời<br /> gian pha cân bằng tốt hơn pH ở mức cao (8,5<br /> và 9,0) (P < 0,05) (Hình 2).<br /> Trong khoảng pH từ 7,0 – 8,0, khả năng sinh<br /> trưởng và mật độ cực đại của tảo tăng nhanh<br /> và đạt cao nhất ở pH 7,5 và 8,0 với mật độ<br /> cực đại lần lượt là 76,9 ± 1,05 và 78,83 ± 1,01<br /> (P > 0,05) so với tảo được nuôi ở pH 8,5 và<br /> 9,0. Trong đó, mật độ cực đại ở nhóm pH thấp<br /> (7,0 – 8,0) cao hơn xấp xỉ 1,5 lần so với nhóm<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> pH cao (67,87 – 78,83 so với 45,53 và 56,33<br /> vạn tb/ml) (P < 0,05). Mặt khác, nuôi tảo ở pH<br /> thấp 7,0 – 8,0 cho thời gian đạt pha cân bằng<br /> sớm hơn (ngày nuôi thứ 5) và thời gian duy trì<br /> <br /> Số 2/2017<br /> quần thể dài hơn (10 ngày) so với tảo được<br /> nuôi ở các mức pH cao 8,5 và 9,0 (đạt pha cân<br /> bằng vào ngày thứ 6 và tàn lụi nhanh sau 8<br /> ngày thí nghiệm) (P < 0,05).<br /> <br /> Hình 2. Ảnh hưởng của pH<br /> <br /> Nhìn chung, mỗi loài tảo có sự thích ứng<br /> với pH riêng và tùy thuộc vào sự phân bố tự<br /> nhiên với khoảng pH thích hợp dao động từ<br /> 7,5 – 8,7 [13]. Nghiên cứu của Chen & Durbin,<br /> 1994 [8] đã kết luận: Thalassiosira pseudonana<br /> phát triển tốt nhất trong khoảng pH từ 8,0 – 8,4.<br /> Khi pH tăng, lượng CO2 trong nước rất thấp là<br /> nguyên nhân dẫn đến tốc độ tăng trưởng của<br /> tảo giảm rõ rệt. Bên cạnh đó, mức pH cao còn<br /> làm ức chế quá trình điều hòa áp suất thẩm<br /> thấu, quang hợp và trao đổi chất của tảo [16].<br /> Do đó, khi tăng pH từ 8,5 – 9,0 như ở nghiên<br /> cứu này tảo sinh trưởng rất chậm, mật độ cực<br /> đại thấp và thời gian đạt pha cân bằng muộn.<br /> Trong quá trình quang hợp, tảo hấp thụ<br /> CO2 mạnh nên thường làm pH tăng lên rất cao.<br /> Có thể khắc phục tình trạng này bằng phương<br /> pháp sục khí có bổ sung khí CO2 hoặc bổ sung<br /> NaHCO3 vào môi trường nuôi tảo hoặc thay đổi<br /> chu kỳ chiếu sáng [6].<br /> <br /> tb/ml cho sinh trưởng, mật độ cực đại cao hơn<br /> <br /> IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ<br /> <br /> đa nối đôi có trong tảo T. pseudonana. Đây là<br /> <br /> 1. Kết luận<br /> Tảo được nuôi ở mật độ 15, 20 và 25 vạn<br /> <br /> một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh<br /> <br /> (81,77 – 82,27 so với 71,53 vạn tb/ml) và thời<br /> gian đạt pha cân bằng sớm hơn (4 hoặc 5 so<br /> với 6 ngày) so với mật độ thấp 10 vạn tb/ml<br /> (P < 0,05).<br /> Tảo được nuôi pH 7,0 – 8,0 cho sinh<br /> trưởng, mật độ cực đại cao hơn và thời gian<br /> đạt pha cân bằng tốt hơn so với pH 8,5 và 9,0<br /> (67,87 – 78,83 so với 45,53 và 56,33 và ngày<br /> thứ 5 so với ngày thứ 6) (P < 0,05).<br /> Mật độ nuôi 15 vạn tb/ml và pH từ 7,5 – 8,0<br /> nên được sử dụng trong thực tiễn sản xuất để<br /> tiết kiệm nguồn tảo giống, hóa chất điều chỉnh<br /> pH mang lại hiệu quả kinh tế cao.<br /> 2. Kiến nghị<br /> Cần nghiên cứu sâu hơn ảnh hưởng của<br /> mật độ nuôi và pH đến thành phần sinh hóa,<br /> đặc biệt là hàm lượng các acid béo không no<br /> <br /> giá giá trị dinh dưỡng của loài tảo này.<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 125<br /> <br />