II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
NUƠI TRONG HỆ THỐNG TẤM VÀ ỐNG DẪN
3.2. Ảnh hưởng của CĐAS lên sinh trưởng của tảo N oculata trong hệ thống ống
trưởng của tảo N. oculata trong hệ thống ống
Đồ thị 3 biểu diễn đường cong tăng
trưởng của N. oculata khi nuơi trong hệ
thống ống ở cùng mật đợ ban đầu 20 triệu
tb.ml-1, 3 mức CĐAS khác nhau 3.000, 6.000
và 9.000 lux. Cũng giống như hệ thống tấm, quần thể nuơi ở CĐAS càng cao cho mật đợ càng cao (đồ thị 3, trái), cụ thể quần thể nuơi ở CĐAS 3.000, 6.000 và 9.000 đạt mật đợ 56,44; 71,87 và 90,00 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 3, đạt mật đợ 143,44; 217,50 và 283,75 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 6, đạt mật đợ 185,62; 339,37 và 475,00 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 9, theo thứ tự (p<0,05). Sau ngày nuơi thứ 9, quần thể nuơi ở CĐAS 3.000 lux đi vào pha tàn, hai quần thể nuơi ở CĐAS 6.000 và 9.000 lux tiếp tục phát triển và đạt
cực đại ở mức 362,50 và 535,50 triệu tb.ml-1
vào ngày nuơi thứ 12. Mật đợ cực đại đạt được ở điều kiện 9.000 lux cao khác biệt so với 6.000 lux (p<0,05).
Đồ thị 2. Sinh trưởng của N. oculata nuơi trong hệ thống tấm ở CĐAS 3.000, 6.000, 9.000 lux, biểu thị bằng mật đợ (trái) và tốc đợ tăng trưởng (phải), lần lặp lại thứ 2.
53
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - 3 - THÁNG 6/2014
Đồ thị 3. Sinh trưởng của N. oculata nuơi trong hệ thống ống ở CĐAS 3.000, 6.000, 9.000 lux, biểu thị bằng mật đợ (trái) và tốc đợ tăng trưởng (phải), lần lặp lại thứ 1.
Ở lần lặp lại thứ 2, cũng tìm thấy qui luật quần thể nuơi ở CĐAS càng cao cho mật đợ càng cao (đồ thị 4, trái), cụ thể quần thể nuơi ở CĐAS 3.000, 6.000 và 9.000 đạt mật đợ 68,63; 92,19 và 122,63 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 3, đạt mật đợ 172,50; 252,25 và 335,00 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 6, đạt mật đợ 222,50; 380,62 và 352,50 triệu tb.ml-1 vào ngày nuơi 9, theo thứ tự (p<0,05). Sau ngày nuơi thứ 9, quần thể nuơi ở CĐAS 3.000 lux đi vào pha tàn, quần thể nuơi ở CĐAS 6.000 tiếp tục phát triển và đạt cực đại ở mức 442,50 triệu tb.ml-1, quần thể nuơi ở CĐAS
9.000 lux đạt cực đại cao khác biệt (p<0,05) ở 577,50 triệu tb.ml-1 vào cùng ngày nuơi thứ 12.
TĐTT của các quần thể ở lần lặp thứ thứ 2 cũng giảm dần trong suốt chu kỳ nuơi (đồ thị 4, phải), TĐTT trung bình cũng theo xu hướng quần thể nuơi ở CĐAS càng cao thì càng cao, cụ thể 0,27.ngày-1; 0,33.ngày-1 và 0,37.ngày-1 ở quần thể nuơi ở CĐAS lần lượt là 3.000, 6.000 và 9.000 (p<0,05).
Cũng như hệ thống tấm, sinh trưởng của N.
oculata trong hệ thống ống cũng bị ảnh hưởng
bởi CĐAS, theo qui luật CĐAS càng cao cho TĐTT của quần thể 3.000 lux đạt 0,34.
ngày-1 ở ngày 3, giảm xuống 0,31.ngày-1 ở ngày 6 và chỉ cịn 0,08.ngày-1 ở ngày 9. Ở hai quần thể 6.000 và 9.000 lux cũng cĩ xu hướng tương tự, đạt theo thứ tự 0,42 và 0,50.ngày-1 ở ngày 3, giảm xuống 0,37 và 0,38.ngày-1 ở
ngày 6 và chỉ cịn 0,15 và 0,17.ngày-1 ở ngày 9 (đồ thị 3, phải). TĐTT trung bình của quần thể nuơi ở CĐAS càng cao thì càng cao, cụ thể 0,25.ngày-1; 0,32.ngày-1 và 0,36.ngày-1 ở quần thể nuơi ở CĐAS lần lượt là 3.000, 6.000 và 9.000 (p<0,05).
Đồ thị 4. Sinh trưởng của N. oculata nuơi trong hệ thống ống ở CĐAS 3.000, 6.000, 9.000 lux, biểu thị bằng mật đợ (trái) và tốc đợ tăng trưởng (phải), lần lặp lại thứ 2.
54 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - 3 - THÁNG 6/2014
mật đợ hàng ngày, khả năng đạt cực đại và TĐTT càng cao. Quần thể chỉ đạt cực đại ở mức 185,62 và 222,50 triệu tb.ml-1, lần lặp lại thứ 1 và 2 (theo thứ tự), CĐAS 3000 lux; đạt cao hơn ở mức 362,50 và 442,50 triệu tb.ml-1, CĐAS 6.000 lux; đạt cao nhất nhất ở mức 535,50 và 577,50 triệu tb.ml-1, CĐAS 9.000 lux. Quần thể chỉ đạt TĐTT trung bình ở mức 0,25 và 0,27. ngày-1, lần lặp lại thứ 1 và 2 (theo thứ tự), CĐAS 3.000 lux; đạt cao hơn ở mức 0,32 và 0,33.ngày-1, CĐAS 6.000 lux; đạt cao nhất ở mức 0,36 và 0,37.ngày-1, CĐAS 9.000 lux.
Trong tất cả các thí nghiệm, nhiệt đợ ổn định trong khoảng 28±0,5ºC, khơng cĩ sự khác biệt về pH và DO giữa tất cả các nghiệm thức. pH ở các ngày nuơi đầu dao đợng trong khoảng 8,0-8,2 và tăng dần đến các ngày nuơi cuối dao đợng trong khoảng 8,8-9,0. Sự tăng nhẹ pH vào cuối chu kỳ nuơi cũng nằm trong giá trị pH cho nuơi sinh khối tảo theo Coutteau (1996) là 7-9. Khơng cĩ sự thay đổi về DO trong suốt chu kỳ nuơi trong hệ thống tấm, giá trị dao đợng trong khoảng 6-7mg.l-1; trong hệ thống ống, biến đợng 6-15mg.l-1.
IV. THẢO LUẬN
Hệ thống nuơi tấm và ống dẫn đã được tối ưu hĩa thiết kế (Đặng Tố Vân Cầm và ctv., 2013; Đặng Thị Nguyên Nhàn và ctv., 2013), nghiên cứu ảnh hưởng của 3 mức CĐAS 3.000, 6.000 và 9.000 lux lên sinh trưởng vi tảo N. oculata nhằm tối ưu hĩa vận hành hệ thống.
Trong cả hai hệ thống tấm và ống dẫn, CĐAS cĩ ảnh hưởng đến sinh trưởng của quần thể N.
oculata theo qui luật CĐAS càng cao cho mật
đợ hàng ngày, khả năng đạt cực đại càng cao. Quy luật này cũng đã được Aiba (1982) chứng minh rằng đối với hệ thống nuơi đã được tối ưu hĩa thiết kế và vận hành, CĐAS quyết định tốc đợ quang hợp và mật đợ cực đại hay năng suất thu hoạch, cũng như mới đây Ugoala và ctv., (2012) khẳng định cĩ mối tương quan thuận giữa CĐAS và năng suất tảo thu hoạch. Tuy nhiên, CĐAS quá cao làm ức chế quá trình quang hợp, do ức chế hệ thống quang II của
bợ máy quang hợp (Jensen và Knutsen, 1993). CĐAS cao nhất trong nghiên cứu này là 9.000 lux chưa vượt quá mức gây ra ức chế quang hợp của vi tảo, theo Escobal (1993) là 10.000 lux. Ở các mức CĐAS khác nhau, nghiên cứu áp dụng thời gian chiếu sáng liên tục, phù hợp nhất cho tăng trưởng của N. ocualta trong các chế đợ chiếu sáng mà Sen và ctv., (2005) đã tìm thấy.
Trong nghiên cứu này N. oculata đạt mật đợ cực đại 290,88 triệu tb.ml-1, khi nuơi trong hệ thống tấm (120cm x 60cm x 10cm) ở CĐAS 9000 lux nhân tạo, cao hơn kết quả của Gitelson và ctv., (2000) khi nuơi N. oculata trong hệ
thống tấm (90cm x 70cm x 20cm) trong điều kiện ánh sáng tự nhiên, đạt 200 triệu tb.ml-1. Cũng ở Israel, các hệ thống tấm (90cm x 60cm x 10cm) và thậm chí hệ thống cĩ quy mơ lớn hơn (110cm x 200cm x 10cm) lần lượt của các tác giả Richmond và Cheng-Wu ( 2001) và Cheng- Wu và ctv., (2001) đạt mật đợ cao 500-600 triệu tb.ml-1 khi nuơi ở điều kiện ánh sáng nhân tạo, nhiệt đợ 26-27ºC. Mật đợ cực đại trong hệ thống tấm của nghiên cứu này nuơi trong điều kiện khơng bổ sung CO2, nhiệt đợ nước nuơi 28±0,5ºC, đây cĩ thể là nguyên nhân đạt mật đợ cực đại thấp hơn so với kết quả đạt được của hai tác giả trên khi nuơi trong điều kiện cĩ bổ sung CO2, nhiệt đợ nước nuơi gần ở mức tối ưu hơn. Theo Abu-Rezq và ctv., (1999) nhiệt đợ tối ưu cho N. oculata trong khoảng 19-25ºC. Cho đến nay hệ thống tấm đạt mật đợ cao nhất là của tác giả Zou và ctv., (2000), đường dẫn ánh sáng rất hẹp 1-2cm, CĐAS rất cao 1.000-3.000 µmol photons.m-2.giây-1, (tương đương khoảng 77.000-230.000 lux từ ánh sáng trắng đèn huỳnh quang, 1 µmol photon = 0,013 lux) dùng để nuơi
N. oculata ly trích EPA, đạt 1.200-1.400 triệu
tb.ml-1. Các tác giả Zou và Richmond (1999), Richmond và Cheng-Wu (2001) đã kết luận
rằng Nannochloropsis sp. nuơi trong hệ thống
tấm đường dẫn ánh sáng 10cm, cường đợ 1.800- 2.100 µmol photons.m-2.s-1 là tối ưu nhất.
Trong hệ thống ống dẫn, N. oculata đạt
55
TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - 3 - THÁNG 6/2014
9000 lux nhân tạo, mật đợ này cũng cĩ thể so sánh với các tác giả khác. Cao hơn nhiều so với mật đợ 350 triệu tb.ml-1 trong hệ thống ống qui mơ pilot (196 lít, đường kính 10cm) của Briassoulis và ctv., (2010) nuơi ở Hy Lạp trong điều kiện nhiệt đợ cao, ánh sáng tự nhiên kết hợp nhân tạo. Hệ thống ống của Zittelli và ctv (1999) nuơi bằng ánh sáng nhân tạo ở CĐAS 100 µmol photons.m-2.s-1 (tương đương 7.700 lux) cho mật đợ cao hơn, năng suất trung bình 0,84±0,16 g/l/day, cĩ thể là do đường kính ống Acrylic hẹp, 43 mm so với 60 mm trong
nghiên cứu này. Trường hợp nuơi N. oculata
trong hệ thống ống ở CĐAS cao 300 µmol photons.m-2.s-1 (khoảng 23.000 lux), nhiệt đợ tối ưu (25ºC), đạt mật đợ rất cao 1.000 triệu tb.ml-1 (Lubian và ctv., 2000).
TĐTT của N. oculata trong cả hai hệ thống, dù ở mức CĐAS nào cũng theo xu hướng chung là giảm dần theo thời gian nuơi, càng gần đạt cực đại TĐTT càng chậm lại; quần thể nuơi ở CĐAS càng cao cho TĐTT càng cao. Bởi vì TĐTT của sinh vật quang tự dưỡng được quyết định bởi hàm lượng ánh sáng mà tế bào nhận được cho quá trình quang hợp và kéo theo hàm lượng Carbon cố định được (Tzovenis và ctv., 2003).
V. KẾT LUẬN
CĐAS cĩ ảnh hưởng đến sinh trưởng của quần thể N. oculata nuơi trong hệ thống tấm và ống theo qui luật CĐAS càng cao (trong mức thí nghiệm) cho mật đợ hàng ngày, khả năng đạt cực đại và TĐTT càng cao.
Trong 3 mức CĐAS đã nghiên cứu, mức 9.000 lux là phù hợp nhất cho việc nuơi sinh khối lồi N. oculata trong cả hệ thống tấm và ống.
Ở hệ thống tấm, CĐAS 9.000 lux, quần thể đạt cực đại ở mức 290,88 và 223,31 triệu tb.ml-1, TĐTT trung bình 0,37 và 0,38.ngày-1 ở lần lặp lại thứ 1 và 2, theo thứ tự.
Ở hệ thống ống, CĐAS 9.000 lux, quần thể chỉ đạt cực đại ở mức 535,50 và 577,50 triệu tb.ml-1,TĐTT trung bình 0,36 và 0,37.ngày-1, ở lần lặp lại thứ 1 và 2, theo thứ tự.
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu được thực hiện từ kinh phí đề tài “Nghiên cứu cơng nghệ nuơi, thu sinh khối vi tảo I. galbana, N. oculata phục vụ sản xuất giống hải sản”, thuợc chương trình Cơng nghệ sinh học Nơng nghiệp, Thủy sản của Bợ NN & PTNT. Tác giả chân thành cảm ơn các bạn cợng tác viên, Viện Nghiên cứu Nuơi trồng Thủy sản 2 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu thành cơng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Đặng Tố Vân Cầm, Trình Trung Phi, Diệu Phạm Hồng Vy, Lê Thanh Huân, Đặng Thị Nguyên Nhàn, Trần Thị Tuyết Lan, 2013. Thiết kế và vận hành hệ thống kín quang phản ứng sinh học để nuơi thâm canh vi tảo biển. Tạp chí Nghề cá sơng Cửu Long, số 1, 73-84.
Đặng Thị Nguyên Nhàn, Trình Trung Phi, Đặng Tố Vân Cầm, 2013. Ảnh hưởng của tốc đợ dịng chày lên sinh trưởng vi tảo biển (Nannochloropsis oculata & Isochrysis galbana) nuơi trong hệ thống ống.
Tuyển tập Hợi nghị Khoa học trẻ ngành Thủy sản tồn quốc lần thứ IV, 143-151pp.
Tài liệu tiếng Anh
Abu-Rezq, T.S., Al-Musallam, L., Al-Shimmari, J., Dias, P., 1999. Optimum production conditions for different high-quality marine algae. Hydrobiologia 403, 97-107pp.
Aiba, S., 1982. Growth kinetics of photosynthetic microorganisms. Adv. Biochem. Eng. 23, 85- 156pp.
Borowitzka, M.A., 1999. Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters. J. Biotechnol. 70 (1), 313-321pp.
Briassoulis, D., Panagakis, P., Chionidis, M., Tzenos, D., Lalos, A., Tsinos, C., Berberidis, K., Jacobsen, A., 2010. An experimental helical-tubular photobioreactor for continuous production of
Nannochloropsis sp. Bioresour. Technol. 101,
56 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - 3 - THÁNG 6/2014
Carvalho, A.P., Malcata, F.X., 2003. Kinetic modeling of the autotrophic growth of Pavlova lutheri:
Study of the combined influence of light and temperature. Biotechnol. Prog. 19, 1128-1135. Cheng-Wu, Z., Zmora, O., Kopel, R., Richmond A.,