CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU I. Tổng quan về vi tảo I. Tầm quan trọng của vi tảo trong sản xuất giống hải sản Năm 1999, sản lượng vi tảo sản xuất cho ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS) là 1000 tấn, trong đó 62% cho nhuyễn thể, 21% cho tôm và 16% cho cá (Muller– Feuga, 2004). Vi tảo biển cần thiết cho dinh dưỡng của ấu trùng, là nguồn thức ăn trực tiếp cho các loài nhuyễn thể hoặc tôm he, hoặc gián tiếp cho các loài cá biển (Brown et al.
Các loài tảo thường được sử dụng nhất cho NTTS là Chlorella, Tetraselmis, Isochrysis, Pavlova, Phaeodactylum, Chaetoceros, Nannochloropsis, Skeletonema và Thalassiosira (Yamaguchi 1997; Borowitzka, 1997; Apt and Behrens, 1999). Giá trị dinh dưỡng của vi tảo Để sử dụng trong NTTS, vi tảo phải hội tụ đầy đủ những yếu tố: dễ nuôi, không độc tố, kích thước và hình dạng thích hợp cho con mồi, có giá trị dinh dưỡng cao, thành tế bào có thể tiêu hóa được (Brown 1999; Renaud et al. Hàm lượng protein và các acid béo không no HUFAs (như eicosapentaenoic acid [EPA], arachidonic acid [AA] and docosahexaenoic acid [DHA]) là yếu tố chính quyết định giá trị dinh dưỡng của tảo (Reitan et al. Nhưng tỉ lệ DHA, EPA và AA quan trọng hơn là hàm lượng của các HUFAs này (Apt and Behrens 1999).
Hàm lượng vitamin cũng đóng vai trò quan trọng không kém (Brown et al. Vi tảo thường được sử dụng kết hợp các loài kể trên để đảm bảo dinh dưỡng tối đa và tốt hơn cho sự phát triển của vật nuôi (Yamaguchi 1997; Becker 2004). Tốc độ sinh trưởng của vật nuôi cho ăn bằng hỗn hợp các loài tảo khác nhau thường cao hơn vật nuôi chỉ được cho ăn bằng một loài tảo. Một loài tảo cá biệt có thể thiếu một chất dinh dưỡng nào đó, trong khi loài tảo khác có thể chứa chất dinh dưỡng đó và thiếu chất dinh dưỡng khác.
Giá trị dinh dưỡng của bất kỳ loài vi tảo nào đối với một sinh vật nào đó phụ thuộc vào kích thước tế bào, tính tiêu hóa, việc sản sinh các hợp chất độc hại và thành phần sinh hóa. Mặc dù có sự khác biệt rõ rệt trong thành phần các loài vi tảo, nhưng protein luôn là thành phần hữu cơ chủ yếu (6–52%), tiếp đến là lipid (7–23%) Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Khóa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 1 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT rồi đến carbohydrate (5–23%). Tất cả các loài vi tảo đều rất giàu và có thành phần cấu tạo amino acid giống nhau. Polysaccharides ở các loài vi tảo thay đổi ở hàm lượng đường, nhưng hầu hết rất cao glucose (21–87%).
Diatoms, prymnesiophytes, cryptomonads và eustigmatophytes có hàm lượng cao PUFAs, ở một hoặc cả hai dạng đó là EPA 20:5(n–3) (Eicosapentaenonic acid), và DHA 22:6(n–3) (Docosahexaenoic acid) rất cần thiết cho ấu trùng cá biển (chiếm 5–35% lượng acid béo). Ở prasinophytes chỉ có một dạng PUFA với hàm lượng chỉ ở mức thấp–trung bình (4–10%). Chlorophytes thì ở mức rất thấp (0–3%). Tất cả các loài đều có hàm lượng ascorbic acid và riboflavin cao (l–16mg/g và 20–40µg/g trọng lượng khô) (Brown and et al.
Hàm lượng protein, lipid và carbohydrate (tính theo % trọng lượng khô) ở loài N. oculata lần lượt là 35, 18 và 7,8; ở loài I. galbana lần lượt là 29, 23 và 12,9. Tuy nhiên giá trị dinh dưỡng của vi tảo có thể biến đổi đáng kể theo điều kiện nuôi.
Sử dụng vi tảo trong sản xuất giống hải sản Hiện nay, trên thế giới có trên 40 loài tảo khác nhau được phân lập và nuôi để làm các chủng tảo thuần khiết trong các hệ thống thâm canh (Lavens and Sorgeloos, 1996). Các vi tảo là nguồn thức ăn cần thiết của tất cả các giai đoạn nuôi các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ, các giai đoạn ấu trùng của một số động vật chân bụng ở biển (bào ngư), ấu trùng của một số loài cá biển, tôm he (Penaeid) và các động vật phù du. Nhuyễn thể hai mảnh vỏ Theo Borowitzka M. (1997) 8 loài vi tảo thường dùng làm thức ăn cho nhuyễn thể hai mảnh vỏ là Isochrysis galbana, Chaetoceros muelleri, C.
calcitrans, Skeletonema costatum, Thalassiosira pseudodonana, Pavlova lutheri, Nitzschia và Navicula spp. Tôm he Vi tảo biển là nguồn thức ăn cho ấu trùng tôm từ giai đoạn 2 (zoea) đến 3 (mysis). Các loài thường được dùng là Skeletonema, Chaetoceros, Tetraselmis, Chlorella và Isochrysis. Muller–Feuga (2000) ước tính khoảng 1m3 tảo có mật độ 3x106 tế bào/mL cần thiết để sản xuất 1 triệu postlarvae.
Cá biển Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Khóa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 2 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT Vi tảo biển sử dụng trong sản xuất giống cá biển cần thiết ở 2 khía cạnh: (i) nuôi con mồi sống cho ấu trùng cá, (ii) sử dụng trực tiếp trong các bể ương ấu trùng bằng “kỹ thuật nước xanh”. Ảnh hưởng của sự có mặt của vi tảo trong bể nuôi ấu trùng hiện vẫn chưa được hiểu đầy đủ và bao gồm (Chuntapa et al., 2003; Rodolfi et al., 2003): (i) Làm ổn định chất lượng nước trong các hệ thống tĩnh (lấy đi các sản phẩm chuyển hóa phụ, sản sinh oxy), (ii) là nguồn thức ăn trực tiếp thông qua sự hấp thụ tích cực của ấu trùng, các polysaccarit có ở vách tế bào làm kích thích hệ thống miễn dịch không đặc trưng ở ấu trùng, (iii) là nguồn chất dinh dưỡng gián tiếp cho ấu trùng cá thông qua thức ăn tươi sống (duy trì giá trị dinh dưỡng của các sinh vật ăn mồi sống ở trong bể), (iv) làm tăng số lần ăn bằng việc tăng cường sự tương phản thị giác và sự tán xạ ánh sáng, (v) kiểm soát vi khuẩn bằng các dịch tảo tiết ra trong nước bể và/hoặc trong ruột ấu trùng. Luân trùng Brachionus plicatilis, là thức ăn không thể thay thế cho ấu trùng của hầu hết các loài cá biển, là điều kiện tiên quyết cho sự thành công của trại sản xuất giống cá biển. Có thể thay thế tảo tươi bằng thức ăn tổng hợp cho nuôi luân trùng, nhưng hiệu quả kém hơn rất nhiều so với vi tảo.
Vi tảo khi sử dụng làm thức ăn cho luân trùng sẽ: (i) phục hồi quần thể luân trùng bị tàn rất nhanh, (ii) cải thiện chất lượng dinh dưỡng của luân trùng, (iii) giảm thiểu việc nhiễm vi khuẩn, đặc biệt là Vibrio. Một trong những nhu cầu quan trọng cho bất kỳ trại SXG cá biển nào là tạo được chất lượng tảo cao và ổn định với giá thành chấp nhận được (Herrero et al. Tốc độ phát triển và tỷ lệ sống của ấu trùng có liên quan mật thiết đến chất lượng tảo (Hirayama and Funamoto, 1983; James and Abu-Rezq, 1988; Ferreiro et al., 1991; Korstad et al. Nannochloropsis, Tetraselmis và Isochrysis là 3 loài tảo sử dụng phổ biến trong SXG cá biển nhằm cung cấp các acid béo cần thiết cho ấu trùng thông qua luân trùng (Watanabe et al., 1978, 1983; Yufera et al.
Nannochloropsis có hàm lượng cao của EPA, nuôi trong các trại SXG cá biển dùng làm thức ăn cho luân trùng và ương cá bằng “kỹ thuật nước xanh”. Vai trò của N. oculata trong ương nuôi ấu trùng các loài cá biển là cải thiện sức khỏe và nâng cao tỷ lệ sống ấu trùng đã được chứng tỏ bởi nhiều tác giả (Eda et al., 1990; Murashige et al., 1991; Tamaru et al. Gần đây Okauchi (2004) tiếp tục cho thấy vai trò của Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Khóa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 3 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT loài tảo này trong ương nuôi ấu trùng cá Pagrus major, dùng để quản lý chất lượng nước bể ương và làm thức ăn cho luân trùng.
Cụ thể là khi duy trì trong bể ương ở mật độ 5–10×105tế bào/mL, nồng độ ammonia tổng số NH4-N, nitrite NO2-N, nitrate NO3-N và phosphate PO4-P giảm 1,5–2,0 lần so với bể bể đối chứng. Luân trùng trong bể ương mang nhiều trứng hơn và hàm lượng EPA và (n-3) HUFA cao hơn. Ở Nhật, từ cách đây hơn 20 năm, N. oculata được sử dụng là nguồn thức ăn chính cho luân trùng trong các trại sản xuất giống (SXG) cá biển.
Nhưng thời gian gần đây, việc sử dụng N. oculata ngày càng giảm dần bởi sản phẩm tảo cô đặc trên đối tượng Chlorella nước ngọt ngày càng phổ biến. Tuy nhiên Chlorella nước ngọt có hàm lượng n–3(HUFA) thấp, là acid béo cần thiết cho nhu cầu của cá biển, khó sống trong môi trường bể ương là nước biển, vách tế bào cứng không thích hợp cho tiêu hóa của vật nuôi. Vì vậy, việc nuôi loài N.
oculata vẫn phải duy trì trong các trại SXG nhằm bổ sung hàm lượng HUFA cho luân trùng (Okauchi, 2004). Các yếu tố ảnh hưởng đến sự biến động của quần thể tảo I. Ánh sáng: Giống như nhiều loài thực vật, vi tảo cũng cần có quá trình quang hợp, hấp thụ cacbon vô cơ để chuyển hóa thành các chất hữu cơ cần thiết. Ánh sáng là nguồn năng lượng điều khiển các phản ứng này, vì vậy các khía cạnh cường độ ánh sáng (CĐAS), phổ ánh sáng và thời gian chiếu sáng là các yếu tố cần được xem xét.
CĐAS đóng vai trò quan trọng, nhưng yêu cầu về CĐAS thay đổi rất lớn theo độ sâu của môi trường nuôi và mật độ tảo nuôi. Tảo chỉ chịu được ánh sáng mặt trời trực tiếp khi mật độ tảo đạt được khá cao (Guillard, 1975). CĐAS quá lớn có thể ức chế quá trình quang hợp (Lavens and Sorgeloos, 1996). Có thể là ánh sáng tự nhiên hoặc đèn huỳnh quang.
Tốt nhất là dùng đèn huỳnh quang phát sáng ở phổ ánh sáng xanh da trời hoặc đỏ vì đó là những phần tích cực nhất của phổ ánh sáng đối với sự quang hợp. Dù là ánh sáng tự nhiên hay nhân tạo cũng cần tránh làm nóng quá mức. Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu cho thực vật phù du thường từ 20oC đến 24 oC, có thể thay đổi theo thành phần của môi trường nuôi và loài nuôi. Nếu nhiệt độ cao hơn 35oC thì vi tảo có thể bị chết và nếu thấp hơn 16 oC thì tảo chậm phát triển.
Độ mặn: Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Khóa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 4 Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2008 – 2012 Trường ĐHBRVT Mỗi loài tảo khác nhau thường thích nghi với một khoảng dao động độ mặn khác nhau. Hầu hết các loài sinh trưởng trong khoảng độ mặn từ 12 đến 40mg/L, nhưng phát triển tốt nhất ở độ mặn 20 đến 24mg/L. Mặc dù có khả năng thích nghi, nhưng sự thay đổi độ mặn một cách đột ngột sẽ làm thay đổi nhanh chóng áp suất thẩm thấu của tế bào, thậm chí sẻ bị chết hàng loạt. Độ pH: Biên độ pH đối với hầu hết các loài tảo nuôi là 7 đến 9 và biên độ tối ưu là 8,2 đến 8,7.