2011 so với năm 2001 và năm 2010 của huyện Phú Lộc
4.2.6. Đặc điểm dinh dưỡng
Là một loài tảo quang tự dưỡng, Spirulina sử dụng CO2 và đồng hóa nitơ chủ yếu ở dạng NO3- và nhiều dạng nitơ khác như NH4+, NO2-, (NH2)CO dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Các thành phần dinh dưỡng trong tảo gồm có:
- Cacbon: Nguồn cacbon được sử dụng để nuôi cấy tảo spirulina là CO2 và NaHCO3. Ngồi ra, tế bào tảo Spirulina platensis có thể sinh trưởng theo kiểu tạp dưỡng do đó có khả năng sử dụng đồng thời cacbon hữu cơ và vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng.
Spirulina đồng hóa cacbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là bicacbon (HCO3-), thơng qua q trình quang hợp.
Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) và một số chất khác: HCO3- + 2H2O → (CH2O) + O2 + H2O + OH-.
Nguồn cacbon để nuôi dưỡng Spirulina ở khoảng 1,2 -16,8 g NaHCO3/ lit
- Nitơ: Spirulina có khả năng cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP. Kết quả nitơ được tổng hợp thành protein của chúng.
Các muối nitrat là nguồn muối thích hợp cho tảo Spirulina phát triển. Hàm lượng nitrat cho vào môi trường phải lớn hơn 100 mg/l. Urê cũng là nguồn nitơ thông dụng đối với nồng độ thường sử dụng là 1,5 mg/l. Ngoài ra, axit nitrit cũng được sử dụng làm nguồn nitơ cho tảo Spirulina nhưng ở nồng độ thấp.
Chúng khơng có khả năng sử dụng N2 trong khơng khí mà sử dụng dưới các dạng: nitrat (NO3-), NH3 (thường có trong nước thải Biogas), (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 (có trong phân bón nơng nghiệp), (NH2)2CO. Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nitơ khơng từ nitrat phải khống chế nồng độ vì dễ suy giảm sinh khối thậm chí có thể gây chết tảo.
- Photpho: Được tế bào sử dụng để tổng hợp ATP, axit nucleic và các hợp chất cấu tạo khác. Năng suất của tảo Spirulina đạt tối đa ở nồng độ photpho là 90-180 mg/l sau 14 ngày. Nếu thiếu hồn tồn photpho trong mơi trường ni, quang hợp của tảo giảm sau 14 ngày, còn sinh trưởng giảm sau 5 ngày.
- Khống: là nguồn nước dinh dưỡng đóng vai trị quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo.
- Kali thường có nồng độ cao trong nước thiên nhiên. Ý nghĩa Kali trong đời sống thuỷ sinh vật rất lớn : Kali xúc tiến quá trình quang hợp bằng cách thúc đẩy quá trình vận chuyển glucid từ phiến lá vào các cơ quan khác. Khi thiếu kali sự hình thành các liên kết cao năng bị chậm lại và hàm lượng phospho trong các acid nucleotic bị giảm. Kali chiếm 1- 2% trọng lượng khô của tế bào và là cation chính trong tế bào chất. Đã có những nghiên cứu về nhu cầu kali cho quá trình tạo và tổng hợp tinh bột.
- Natri : Ion Na phổ biến rộng rãi trong nước thiên nhiên và mức độ phổ biến trong các catoin chiếm vị trí hàng đầu. Trong nước ngọt chiếm khoảng 5-15%, trong thành phần cơ thể của thuỷ sinh vật chiếm khoảng 0.5-1% trọng lượng cơ thể chúng.
- Magiê: Mg2+ rất quan trọng đối với thực vật vì nó có cấu tử trung tâm của diệp lục tố. Thiếu Mg2+ thực vật không tạo được diệp lục tố nên không quang hợp được vật chất hữu cơ. Mg2+rất cần thiết cho việc hấp thu và di chuyển lân. Mg là thành phần của chlorophyll, ribôsom và nhiễm sắc thể. Mg2+ cũng cần thiết trong chức năng của enzym.
- Sắt: ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và hàm lượng protein trong tảo một trong những nhân tố rất cần thiết cho đời sống thuỷ sinh vật mặc dù nhu cầu về nó khơng lớn lắm. Tảo Spirulina có thể sinh trưởng trong giới hạn nồng độ sắt khá rộng, từ 0,55 - 56 mg/l môi trường. Chất diệp lục cây xanh không thể tạo thành được nếu khơng có sắt, mặc dù trong thành phần diệp lục khơng có sắt. Hàm lượng sắt trong nước ngọt cao hơn trong nước biển đến hàng chục ppm. Hàm lượng các muối sắt hòa tan tỉ lệ nghịch với pH (pH càng cao muối hòa tan của sắt càng thấp), do đó khi q trình quang hợp của thực vật phù du trong ao xảy ra mạnh làm pH của nước tăng các muối hòa tan của sắt hầu như hết hẳn.
- Canxi: Ca2+ là sản phẩm của q trình phân hố đất đá, đặt biệt là q trình rữa trơi đá vơi, dolomit và thạch cao. Ion Ca2+ thường kết hợp với ion CO32-, HCO3-, SO42-, dạng HCO3- dễ chuyển hoá thành CaCO3 và phóng thích CO2 cho q trình quang hợp của thực vật phù du trong nước. Ca2+ làm cho nước bớt chua, làm tăng độ hồ tan, đồng hố các chất dinh dưỡng khác như đạm phospho, tạo sự quân bình giữa các mối dinh dưỡng trong nước, giúp cho vi sinh vật hoạt động tốt hơn.
- Các nguyên tố vi lượng khác như Zn, Cu, Mn,… không ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng protein, nhưng có ảnh hưởng tới một số thành phần vitamin của tảo Spirulina:
- Đồng: Cu2+ cũng là nguyên tố vi lượng cần cho thực vật phát triển. Tiếp xúc với lượng đồng cao sẽ ức chế thực vật phát triển hoặc giết chết thực vật do phá hủy chức năng của tế bào đảm nhận các quá trình quang hợp, hơ hấp, tổng hợp chlorophyll và phân chia tế bào của thực vật.
- Kẽm: Zn2+ là thành phần cấu tạo carbonicanhydrase (xúc tác phản ứng hydrase hóa), làm tăng khả năng vận chuyển oxy.
Nhờ những đặc điểm về sinh hóa và thành phần dinh dưỡng mà tảo Spirulina được coi là nguồn thực phẩm bổ sung rất tốt để chăm sóc và tăng cường sức khỏe
cho con người ở mọi lứa tuổi. Bất đầu từ việc đưa tảo vào khẩu phần dinh dưỡng không thể thiếu cho các phi hành gia vũ trụ, các nhà thám hiểm và các lực lượng tác chiến cơ động trong quân đội, từ những năm 1980 đến nay, tảo Spirulina đã trở nên rất thơng dụng trên tồn thế giới. Sau hơn 50 năm được sản xuất công nghiệp, Spirulina vẫn được coi là sản phẩm an tồn, sử dụng nghiều trong nhóm bổ sung dinh dưỡng. Lồi tảo này được nghiên cứu sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm làm thức ăn bồi bổ sức khỏe, làm thuốc điều trị suy dinh dưỡng, thực phẩm chống béo phì.
Bảng 3: Sau đây là thành phần dinh dưỡng chính của môi trường
Zarrouk dùng để nuôi Spirulina:
Thứ tự Thành phần Khối lượng (g/l) 1 K2HPO4 0,5 2 NaNO3 2,5 3 K2SO4 1,0 4 NaCl 1,0 5 MgSO4.7H2O 0,2 6 CaCl2.2H2O 0,04 7 FeSO4.7H2O 0,01 8 EDTA 0,08 9 NaHCO3 16,8 10 Vi luợng A5 1ml Bảng 4: Thành phần vi luợng A5: Thứ tự Thành phần Khối lượng (g/l) 1 H3BO3 2,86 2 MnCl2.4H2O 1,81 3 ZnSO4.4H2O 0,222 4 Na2MoO4 0,0177 5 CuS4.5H2O 0,079
Nếu mơi trường có những vi lượng khống khác thì spirulina cũng sẽ hấp thụ. Điều này có gây hại hay có lợi cho tảo.
• Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As…
• Sự hấp thụ có lợi: Senlen, Fe, germani và có thể cả I2.
Spirulina cũng chịu tác động của các hormone, giúp tảo tăng trưởng nhanh như indol acetic acid (IAA), gibberelic acid C19H22O6 (GA3)…
Cơng thức tổng qt của q trình quang hợp:
CO2 + H2O CH2O + O2
Hay 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Ở spirulina có tới 15 sắc tố có thể tham gia quá trình quang hợp gồm: chlorophyl (a) phycocyanin, betacaroten và 11 carotenoids khác, ngoài ra còn phycoerythrin.
Nhiệt độ cho tảo phát triển tốt khoảng 30 -35oC pH là kết quả của cân bằng:
CO2 H2CO3 H+ + HCO3- 2H+ + CO3- pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 – 9,5.