trưởng của quần thể tảo S. platensis nuôi trong nước mặn ở điều kiện phòng thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí với 5 lô tương ứng với các mức cường độ ánh sáng khác nhau: 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 lux. Số lần lặp lại: 3 lần. Tổng số bình thí nghiệm: 15 bình.
Điều kiện thí nghiệm:
Mật độ ban đầu: 1,15g/l tương ứng OD = 0,33.
Môi trường dinh dưỡng: f/2.
Chế độ chiếu sáng (sáng/tối): 16/8.
Độ mặn: 30‰.
Sục khí liên tục: 24/24.
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm 1.
2.4.3. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis nuôi trong nước mặn ở điều kiện phòng thí trưởng của quần thể tảo S. platensis nuôi trong nước mặn ở điều kiện phòng thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí với 3 lô tương ứng với các môi trường dinh dưỡng khác nhau: f/2, TT3, HBM – 95. Số lần lặp lại: 3 lần. Tổng số bình thí nghiệm: 9 bình.
Điều kiện thí nghiệm:
Mật độ ban đầu: 1,15g/l tương ứng OD = 0,33.
Chế độ chiếu sáng (sáng/tối): 16/8.
Độ mặn: 30‰.
Sục khí liên tục: 24/24.
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm 2. 2.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu
2.5.1. Phương pháp xác định sinh trưởng của tảo
Phương pháp thiết lập đường chuẩn mối quan hệ giữa mật độ quang (Optical density: OD) và khối lượng khô của tảo:
OD của tảo được xác định bằng cách lấy 5ml dung dịch tảo đưa vào máy đo quang phổ kế (Spectrophotometer CECIL/CE 1011, 101S, 120554) (Phụ lục: Hình 12) của Nhật ở bước sóng 560nm. Đồng thời tiến hành xác định khối lượng khô của tảo.
Khối lượng khô của tảo được xác định bằng cách lọc mẫu dịch tảo bằng giấy lọc định tính (Phụ lục: Hình 10). Sau đó, tiến hành sấy khô ở nhiệt độ 800C trong 4 giờ. Khối lượng khô của tảo được cân bằng cân điện tử Precisa XT 220A với độ chính xác 0,001g.
Mối quan hệ hồi quy tuyến tính giữa OD và khối lượng khô của tảo được xác định theo phương pháp của Lavens và Sorgeloos (1996) [28] với phương trình y = 3,453x + 0,01 (trong đó x là OD, y là khối lượng khô) và R2 = 0,992.
Hình 2.4. Phương trình tương quan giữa OD và khối lượng khô của tảo S. platensis.
Phương pháp xác định khả năng sinh trưởng: sinh trưởng của tảo được xác định thông qua OD. Lấy mẫu tảo để đo OD 2 ngày/lần. Khối lượng khô của tảo sau đó được tính toán dựa vào công thức y = 3,453x + 0,01.
2.5.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu môi trường
Các yếu tố môi trường được xác định hằng ngày.
Nhiệt độ: được điều khiển bằng máy điều hòa.
Độ mặn: được đo bằng khúc xạ kế (refractometer) của Nhật.
Cường độ ánh sáng: sử dụng máy đo cường độ ánh sáng cầm tay.
pH: pH của dung dịch tảo được đo bằng text pH.
2.6. Phương pháp xử lí số liệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số liệu được phân tích bằng phương pháp phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA) trên phần mềm SPSS 13.0. Khi có sự khác biệt giữa các giá trị trung bình, phép kiểm định Duncan’ Text được sử dụng để xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với mức ý nghĩa p<0,05.
y = 3.453x + 0.010 R² = 0.992 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Sin h k h ố i (g/l) Optical Density
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên sinh trưởng của quần thể tảo S.
platensis nuôi trong nước mặn ở điều kiện phòng thí nghiệm
Các yếu tố môi trường được duy trì trong phạm vi thích hợp với sinh trưởng của tảo S. platensis: nhiệt độ 26 – 280C, pH 7 – 7,5, chế độ chiếu sáng: 16 giờ sáng, 8 giờ tối, sục khí liên tục 24/24, độ mặn 30 – 32‰.
Bảng 3.1. Khoảng biến động các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 1.
Yếu tố môi trường Nhiệt độ (0C) pH Độ mặn (‰) Khoảng biến động 26 – 28 7,0 – 7,5 30 – 32
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis khi nuôi ở độ mặn 30‰ được trình bày ở hình 3.1 và bảng 3.2.
Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis. 0 1 2 3 4 5 6 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Sin h k h ố i (g/l)
Thời gian (ngày)
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis
Số liệu trình bày trên bảng 3.2 là giá trị trung bình ± sai số chuẩn (SE). Chữ cái viết kèm bên trên minh họa cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).
Hình 3.1 và bảng 3.2 cho thấy, các mức cường độ ánh sáng khác nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis. Cường độ ánh sáng càng cao thì thời gian tảo đạt sinh khối cực đại càng nhanh. Cụ thể tảo S. platensis được nuôi ở CĐAS 3000 lux đạt sinh khối cực đại lớn nhất (5,66 ± 0,03g/l) vào ngày nuôi thứ 13 và khác biệt có ý nghĩa so với các lô còn lại (p<0,05). Ở 2 lô có CĐAS cao hơn 4000 và 5000 lux tảo đạt sinh khối cực đại nhanh hơn (ngày thứ 11) nhưng sinh khối cực đại lại đạt được thấp nhất (3,65 ± 0,08 và 2,92 ± 0,08g/l) (p<0,05). Trong khi đó ở CĐAS thấp 1000 và 2000 lux thì tảo đạt sinh khối cực đại chậm (ngày nuôi thứ 19) với sinh khối cực đại đạt được là 4,25 ± 0,04 và 4,69 ± 0,08g/l. Không có sự khác biệt thống kê về sinh khối cực đại giữa 2 lô CĐAS 1000 và 4000 lux (p>0,05).
Ngoài ra, các mức CĐAS khác nhau cũng ảnh hưởng đến thời gian duy trì sinh khối quần thể tảo S. platensis. Trong đó, các lô tảo được nuôi ở mức CĐAS thấp cho
Ngày nuôi
Cường độ ánh sáng
1000 lux 2000 lux 3000 lux 4000 lux 5000 lux 1 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 3 1,57 ± 0,03c 1,75 ± 0,01d 2,07 ± 0,03e 0,87 ± 0,05b 0,59 ± 0,03a 5 1,86 ± 0,03b 2,29 ± 0,04d 2,96 ± 0,05e 2,09 ± 0,04c 1,55 ± 0,07a 7 2,27 ± 0,05a 2,87 ± 0,04b 3,65 ± 0,06c 2,83 ± 0,05b 2,33 ± 0,05a 9 2,58 ±0,04a 3,18 ± 0,04b 4,33 ± 0,05c 3,22 ± 0,07b 2,73 ± 0,05a 11 2,84 ± 0,06a 3,60 ± 0,07b 4,66 ± 0,06c 3,65 ± 0,08b 2,92 ± 0,08a 13 3,23 ± 0,06b 3,96 ± 0,1c 5,66 ± 0,03d 3,43 ± 0,02b 1,36 ± 0,02a 15 3,51 ± 0,05c 4,12 ± 0,02d 5,10 ± 0,04e 0,64 ± 0,03b 0,37 ± 0,02a 17 3,89 ± 0,05b 4,44 ± 0,03c 3,76 ± 0,03a 19 4,25 ± 0,04b 4,69 ± 0,08c 2,77± 0,04a 21 3,4 ± 0,07a 3,65 ± 0,03b 0,85 ± 0,04a 23 2,28 ± 0,04a 2,59 ± 0,03b 25 0,95 ± 0,05a 1,19 ± 0,04b
thời gian duy trì sinh khối quần thể lâu hơn (1000 và 2000 lux: 25 ngày, 3000 lux: 21 ngày) so với lô tảo có mức CĐAS cao (4000 và 5000 lux: 15 ngày).
Theo Brown (1991) và Guillard (1975) (trích theo [18]), khi cường độ ánh sáng tăng tảo quang hợp mạnh thúc đẩy sự phân chia tế bào, vì vậy sinh khối tảo tăng lên nhanh chóng. Cụ thể trong thí nghiệm này, khi CĐAS tăng trong khoảng từ 1000 đến 3000 lux thì sinh khối cực đại của tảo tăng dần (từ 4,25 lên 5,66g/l). Ở ngưỡng chiếu sáng thích hợp 3000 lux tảo sinh trưởng tốt nhất. Nhưng khi CĐAS tăng vượt quá ngưỡng thích hợp thì quá trình sinh lý hóa sinh trong tế bào bị ức chế và có thể làm chết tế bào tảo [18]. Có lẽ chính điều này đã làm cho tảo ở CĐAS 4000 và 5000 lux đạt sinh khối cực đại thấp, tảo có màu xanh nhạt (Phụ lục: Hình 2) và còn gây ra hiện tượng tảo chết đóng như rêu bám vào thành bình từ ngày nuôi thứ 2 (Phụ lục: Hình 1). Ngược lại, ở CĐAS thấp (1000 và 2000 lux) quá trình quang hợp diễn ra nhưng với cường độ quang hợp thấp, do đó sinh khối tảo gia tăng chậm và thời gian đạt sinh khối cực đại đến muộn (ngày thứ 19).
Nhu cầu về CĐAS cũng thay đổi theo độ sâu của môi trường nuôi (dung tích) và mật độ tảo. Ở độ sâu lớn (dung tích lớn) và mật độ tế bào cao thì CĐAS phải tăng để có thể xuyên qua được môi trường nuôi [31]. Theo kết quả nghiên cứu của Tôn Nữ Mỹ Nga (2006) [10], khoảng cường độ ánh sáng từ 2160 lux đến 3390 lux là khoảng thích hợp cho tảo Chaetoceros gracilis trong bình 1 lít phát triển sinh khối, trong đó tối ưu là 3390 lux. Như vậy, CĐAS tối ưu (3000 lux) cho sinh trưởng của tảo S. platensis trong thí nghiệm này phù hợp với xu hướng trên.
3.2. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sinh trưởng của quần thể tảo S.
platensis nuôi trong nước mặn ở điều kiện phòng thí nghiệm
Các yếu tố môi trường đều biến động trong khoảng thích hợp cho sinh trưởng của tảo S. platensis: nhiệt độ 26 – 280C, pH 7 – 7,5, chế độ chiếu sáng: 16 giờ sáng, 8 giờ tối, sục khí liên tục 24/24, độ mặn 30 – 32 ‰.
Bảng 3.3. Khoảng biến động các yếu tố môi trường trong thí nghiệm 2.
Yếu tố môi trường Nhiệt độ (0C) pH Độ mặn (‰) Khoảng biến động 26 – 28 7,0 – 7,5 30 – 32
Tương tự như CĐAS, môi trường dinh dưỡng khác nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis. Kết quả từ bảng 3.4 và hình 3.2 cho thấy, tảo được nuôi trong môi trường f/2 sinh trưởng tốt nhất, đạt sinh khối cực đại lớn nhất (5,2 ± 0,03g/l) vào ngày nuôi thứ 15. Tuy nhiên, không có sự khác biệt thống kê về sinh khối cực đại với môi trường TT3 (5,03 ± 0,01g/l) (p>0,05) vào ngày nuôi thứ 15. Môi trường HBM – 95 cho sinh khối cực đại thấp nhất (3,66 ± 0,04g/l) (p<0,05) vào ngày nuôi thứ 13. Các quan sát thêm trong thí nghiệm này còn cho thấy tảo trong môi trường TT3 có màu xanh nhạt hơn so với tảo trong môi trường f/2 (Phụ lục: Hình 5) và tảo trong môi trường HBM – 95 có màu vàng (Phụ lục: Hình 5, Hình 6). Môi trường dinh dưỡng không ảnh hưởng đến thời gian duy trì quần thể tảo S. platensis. Cụ thể là tảo được nuôi trong cả 3 môi trường đều thời gian duy trì quần thể là 23 ngày (p>0,05).
Hình 3.2. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis. 0 1 2 3 4 5 6 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Sin h k h ố i (g/l)
Thời gian (ngày)
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis. Ngày nuôi Môi trường f/2 TT3 HBM – 95 1 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 1,15 ± 0,00 3 1,99 ± 0,03b 1,69 ± 0,01a 1,68 ± 0,01a 5 2,61 ± 0,04c 2,38 ± 0,01b 2,21 ± 0,03a 7 3,17 ± 0,04b 3,2 ± 0,05b 2,97 ± 0,05a 9 3,83 ± 0,04b 3,77 ± 0,04b 3,28 ± 0,04a 11 4,22 ± 0,05c 4,05 ± 0,05b 3,45 ± 0,03a 13 4,6 ± 0,03b 4,57 ± 0,04b 3,66 ± 0,04a 15 5,2 ± 0,03b 5,03 ± 0,01b 2,89 ± 0,1a 17 4,75 ±0,03b 4,73 ± 0,04b 2,8 ± 0,04a 19 4,18 ± 0,03c 4 ± 0,04b 2,21 ± 0,03a 21 3,39 ± 0,06c 2,87 ± 0,04b 1,74 ± 0,1a 23 1,48 ± 0,05c 1,23 ± 0,03b 0,63 ± 0,04a (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số liệu trình bày trên bảng 3.4 là giá trị trung bình ± sai số chuẩn (SE). Chữ cái viết kèm bên trên minh họa cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05).
Về cơ bản, ba loại môi trường trên (tham khảo mục 2.3.1, 2.3.2 và 2.3.3) đều có các thành phần chính là đạm, lân, EDTA, sắt. Nhưng khác nhau rất lớn về thành phần các nguyên tố vi lượng, vitamin và hàm lượng đạm. Cụ thể trong thí nghiệm này, trong ba môi trường thực nghiệm chỉ có môi trường f/2 chứa đầy đủ các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn, Co, Mn, Mo) và vitamin (B1, B6, B12) mà môi trường TT3 và HBM – 95 không có. Các nguyên tố vi lượng cần thiết cho các phản ứng enzyme [25, 30] các vitamin có nhiều chức năng khác nhau (kể cả vai trò cố định và giải phóng CO2) và sinh tổng hợp acid béo [30]. Môi trường HBM – 95 có hàm lượng đạm thấp hơn rất nhiều so với môi trường f/2 và TT3. Đạm đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất sinh khối và nếu thiếu đạm cấu trúc tế bào sẽ bị phá vỡ, sắc tố quang hợp giảm đi làm xuất hiện hiện tượng tảo úa vàng [12]. Chính vì vậy mà trong môi trường HBM – 95 tảo đạt sinh khối cực đại thấp (3,66 ± 0,04g/l) và tảo bị úa vàng (Phụ lục: Hình 5, Hình 6).
Mặc dù, hàm lượng các thành phần chính trong môi trường TT3 và f/2 tương đương nhau (tham khảo mục 2.3.1 và 2.3.2) nhưng vẫn khác nhau ở chỗ: môi trường TT3 có hàm lượng đạm và sắt thấp hơn môi trường f/2. Sắt đóng vai trò xúc tác cho quá trình tạo diệp lục, kích thích cho tảo sinh trưởng, phát triển nhanh [14]. Có lẽ do thành phần môi trường TT3 không được đầy đủ, hoặc do hàm lượng đạm và sắt thấp hơn, hoặc do cả hai lý do trên mà tảo trong môi trường TT3 đạt sinh khối cực đại thấp và tảo có màu xanh nhạt (ngày thứ 11). Trong khi đó, môi trường f/2 tảo vẫn có màu xanh đậm bình thường (Phụ lục: Hình 6).
Từ những phân tích trên cho thấy, môi trường dinh dưỡng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của tảo, nó đòi hỏi cả về thành phần lẫn hàm lượng các chất dinh dưỡng. Trong 3 môi trường thực nghiệm thì môi trường f/2 là môi trường cơ bản có đầy đủ thành phần dinh dưỡng cần thiết đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho sinh trưởng nhiều loài tảo trong đó có tảo S. platensis. Kết quả này cũng tương tự với nghiên cứu của Phan Văn Xuân (2010) [18] trên quần thể tảo Thlassiosira sp nuôi trong nước mặn cũng cho thấy môi trường f/2 là môi trường thích hợp nhất.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Tảo được nuôi ở CĐAS 3000 lux cho sinh khối cực đại cao nhất (5,66 ± 0,03 g/l) vào ngày nuôi thứ 13, tiếp theo là ở CĐAS 1000 và 2000 lux (4,25 ± 0,04 và 4,69 ± 0,08g/l) vào ngày nuôi thứ 19 và đạt sinh khối cực đại thấp nhất ở CĐAS 4000 và 5000 lux (3,65 ± 0,08 và 2,92 ± 0,08g/l) vào ngày nuôi thứ 11.
Môi trường f/2 cho tảo sinh trưởng tốt nhất, đạt sinh khối cực đại cao nhất (5,2 ± 0,03g/l), kế tiếp là môi trường TT3 (5,03 ± 0,01g/l) cùng vào ngày nuôi thứ 15. Môi trường HBM – 95 là môi trường tảo đạt sinh khối cực đại thấp nhất (3,66 ± 0,04g/l) vào ngày nuôi thứ 13.
4.2. Kiến nghị
1. Cần tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng và môi trường dinh dưỡng đến thành phần sinh hóa của tảo (hàm lượng protein, lipid, sắc tố chlorophyll) nuôi trong nước mặn.
2. Cần tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái khác (pH, độ mặn, các dạng muối nitơ,…) lên sinh trưởng của quần thể tảo S. platensis nuôi trong nước mặn, là nền tảng để xây dựng công nghệ nuôi sinh khối tảo ở quy mô công nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Dương Thị Hoàng Anh và Nguyễn Thị Kim Liên (2012), Nghiên cứu kĩ thuật nuôi sinh khối tảo Spirulina platensis, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4, Trường Đại học Cần Thơ, tr. 314-325.
2. Lê Viễn Chí, Phạm Thị Loan và Hà Đức Thắng (1994), Kết quả nghiên cứu và sử
dụng một số loài tảo đơn bào làm thức ăn cho ấu trùng trai biển (Pteria martensii), Tuyển tập công trình nghiên cứu Hải sản. Hà Nội, tr. 302 –308.
3. Lê Viễn Chí (1996), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của tảo Skeletonema costatum, Luận văn Tiến sĩ, Viện nghiên cứu Hải sản Hải Phòng.
4. Trương Thị Minh Hạnh (2006), Công nghệ sản xuất protein, acid amin và acid hữu cơ, Đại học Bách khoa, Đà Nẵng, tr. 8 -9.
5. Bùi Thị Hiện (2009), Phân lập và lưu giữ giống tảo lam Spirulina sp., Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại học Nha Trang, tr. 3 – 19.
6. Vũ Thành Lâm (2006), Nuôi trồng tảo Spirulina, Trung tâm Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 1- 10.
7. Lê Văn Lãng, Tìm hiểu về tảo Spirulina, Khoa Dược, Đại học Y dược, Tp. Hồ Chí Minh.
8. Nguyễn Đức Lượng (2002), Công nghệ vi sinh – tập 2: vi sinh vật học công nghiệp, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh.
9. Hoàng Thị Bích Mai (1995), Sinh sản sinh trưởng và cơ sở khoa học của qui