Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ với đề tài "Nghiên cứu điều kiện nuôi sinh khối vi tảo Thalassiosira pseudonana để ứng dụng làm thức ăn cho ấu trùng tôm thẻ chân trắng" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Công, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đỗ Thị Hoa Viên và GS. Đặng Diễm Hồng. Luận án thuộc chuyên ngành Công nghệ sinh học (mã số: 9420201), bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2020.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Trong chuỗi thức ăn thủy vực, vi tảo đóng vai trò là mắt xích khởi đầu, cung cấp nguồn dinh dưỡng giàu axít béo không bão hòa đa nối đôi (PUFAs), protein, khoáng chất và các hợp chất có hoạt tính sinh học. Trong quy trình sản xuất giống tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei), việc cung cấp thức ăn tươi sống giàu dinh dưỡng và có kích thước phù hợp với cỡ miệng ấu trùng ở giai đoạn zoea và mysis (15 ngày đầu đời) là yếu tố quyết định tỷ lệ sống và chất lượng tôm giống.
Thực tế sản xuất giống thủy sản tại Việt Nam đối mặt với nhiều trở ngại:
- Nguồn giống vi tảo dễ bị nhiễm tạp và vi sinh vật gây hại, chất lượng giống ban đầu không ổn định.
- Môi trường dinh dưỡng dư thừa dẫn đến ô nhiễm nguồn nước nuôi.
- Mật độ tế bào đạt cực đại thấp, quần thể tảo nhanh tàn lụi, tốc độ sinh trưởng đặc trưng không cao, tế bào xuất hiện dị dạng và chi phí sản xuất lớn.
- Loài tảo Thalassiosira weissflogii tuy đã được nuôi cấy phổ biến nhưng kích thước tế bào lớn, giá trị dinh dưỡng thấp hơn và thời gian lưu giữ ngắn. Trong khi đó, loài Thalassiosira pseudonana sở hữu kích thước tế bào nhỏ (4 - 5 µm), rất vừa cỡ miệng ấu trùng tôm giai đoạn zoea 1-3 và mysis 1-3, hàm lượng dinh dưỡng cao (lipít chiếm 20,60 - 24,67% sinh khối khô, giàu EPA, DHA và protein), mật độ tế bào cực đại đạt cao và có khả năng lưu giữ giống dài ngày ở nhiệt độ phòng (1 - 2 tháng).
Khoảng trống nghiên cứu được xác định: Tại Việt Nam, các nghiên cứu về T. pseudonana còn rời rạc, chưa có hệ thống, nguồn giống phụ thuộc nhập ngoại, chưa làm chủ được quy trình phân lập lại khi nhiễm tạp, chưa tối ưu hóa điều kiện nuôi sinh khối ở quy mô lớn (pilot) tại trại sản xuất giống, đồng thời thiếu dữ liệu thực nghiệm chứng minh độ an toàn sinh học và hiệu quả ứng dụng thực tế trên ấu trùng tôm thẻ chân trắng.
Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được quy trình công nghệ thích hợp nuôi sinh khối Thalassiosira pseudonana ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot trong điều kiện trại sản xuất giống tôm thẻ chân trắng, thu nhận sinh khối đạt tiêu chuẩn an toàn làm thức ăn tươi sống cho ấu trùng tôm thẻ chân trắng.
Nội dung nghiên cứu
- Phân lập lại khi tảo bị nhiễm vi sinh vật và tảo tạp, lưu giữ giống, nghiên cứu đặc điểm sinh học và thành phần dinh dưỡng của Thalassiosira pseudonana ở các quy mô bình thủy tinh (0,25 L - 2 L) và bể composite (0,2 m³ - 3,5 m³).
- Xây dựng quy trình công nghệ thích hợp nuôi sinh khối Thalassiosira pseudonana ở quy mô phòng thí nghiệm (0,25 - 2 L) và quy mô pilot (0,2 - 3,5 m³).
- Đánh giá độc tính cấp, độc tính bán trường diễn và tác dụng sinh dược của sinh khối Thalassiosira pseudonana nhằm chứng minh tiêu chuẩn an toàn làm thức ăn thủy sản.
- Nghiên cứu ứng dụng sinh khối Thalassiosira pseudonana tươi sống làm thức ăn cho ấu trùng tôm thẻ chân trắng ở trại sản xuất giống và thử nghiệm nuôi thương phẩm nguồn tôm giống thu được.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Chủng vi tảo silic biển Thalassiosira pseudonana; ấu trùng và tôm thương phẩm tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei); chuột nhắt trắng thực nghiệm.
- Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Công nghệ Tảo (Viện Công nghệ sinh học), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Bộ môn Công nghệ Sinh học (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội); Học viện Quân y; các trại sản xuất giống và ao nuôi tôm thuộc Công ty Cổ phần Chăn nuôi C.P. Việt Nam.
- Phạm vi quy mô: Bình thủy tinh 0,25 L, 1 L, 2 L; bể composite 0,2 m³, 1 m³, 3,5 m³; bể ương giống 50 L, bể xi măng 30 m³ và ao nuôi thương phẩm.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước
Chương tổng quan của luận án hệ thống hóa các nhóm công trình nghiên cứu chính:
- Giá trị dinh dưỡng của vi tảo trong nuôi trồng thủy sản: Vi tảo cung cấp protein, vitamin (B1, B2, B6, B12, C, A, D, E, K), khoáng chất và PUFAs mạch dài. Brown và cộng sự (1996) ghi nhận hàm lượng vitamin B1 ở 6 loài vi tảo biển đạt từ 48 đến 106 µg/g sinh khối khô. Các nghiên cứu của Volkman, Jeffrey, Becker (2004) khẳng định vi tảo là nguồn thức ăn sống vượt trội so với bột cá và bột đậu nành trong nuôi ấu trùng nhuyễn thể hai mảnh vỏ, luân trùng, artemia, cá biển và tôm biển.
- Nghiên cứu về axít béo không bão hòa: Zárate và cộng sự (2017) cùng nhiều tác giả làm rõ vai trò của EPA và DHA đối với sinh trưởng của sinh vật biển và sức khỏe con người. Các nghiên cứu về vi tảo dị dưỡng (Crypthecodinium cohnii, Schizochytrium mangrovei) cho thấy khả năng tích lũy DHA cao nhưng quy trình nuôi đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt về tạp nhiễm.
- Nghiên cứu về chi Thalassiosira và loài T. pseudonana: Phân loại học chi Thalassiosira dựa trên kính hiển vi quang học và điện tử quét (Hasle, 1978; Lewis và Jones, 1995; Dương Đức Tiến, 2007). Nghiên cứu bộ gen và sinh lý của T. pseudonana dưới tác động của ánh sáng, nhiệt độ, CO₂, chất dinh dưỡng (Armbrust và cộng sự, 2004; Thompson và cộng sự, 1989; Martin-Jézéquel và cộng sự; Garcia và cộng sự, 2012).
- Nghiên cứu ứng dụng vi tảo trong sản xuất giống tôm: Các công bố của D'Souza và Loneragan (1999), Piña và cộng sự (2006), Gamboa-Delgado và cộng sự (2011), Rocha và cộng sự về hiệu quả của Chaetoceros calcitrans, Tetraselmis suecica, Thalassiosira weissflogii đối với ấu trùng tôm he và tôm thẻ chân trắng. Ở Việt Nam, các nghiên cứu của Nguyễn Thị Xuân Thu (2002), Phùng Bảy (2009), Trần Anh Tuấn (2012) tập trung vào sản xuất giống tôm, tu hài và nuôi thử nghiệm một số chủng vi tảo nhập nội.
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Luận án tập trung giải quyết việc thiếu hụt quy trình công nghệ hoàn chỉnh từ khâu phân lập lại, lưu giữ giống, thiết lập thông số nuôi cấy sinh khối tối ưu ở các cấp dung tích khác nhau (từ bình thủy tinh 0,25 L đến bể pilot 3,5 m³), xác định thành phần sinh hóa - sinh dược, kiểm định an toàn độc tính trên động vật thí nghiệm, và ứng dụng trực tiếp làm thức ăn tươi sống cho các giai đoạn phát triển của tôm thẻ chân trắng trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết
- Lý thuyết về quang tự dưỡng và động thái sinh trưởng của vi tảo đơn bào trong môi trường lỏng ngắt quãng (batch culture).
- Cơ chế phân loại hình thái vi tảo silic (vỏ sillic, gờ lỗ, hình thái ống vách) kết hợp định danh sinh học phân tử dựa trên vùng gen 18S rRNA.
- Sinh lý dinh dưỡng và quá trình biến thái phát triển qua các giai đoạn ấu trùng tôm biển (nauplii chuyển sang zoea ăn lọc thực vật phù du, mysis ăn hỗn hợp, postlarvae chuyển sang ăn thịt).
- Phương pháp đánh giá độc học tiền lâm sàng theo quy chuẩn dược điển và hướng dẫn của Bộ Y tế (Thông tư 03/2012/TT-BYT, OECD, WHO).
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
| Nhóm phương pháp |
Nội dung và kỹ thuật thực hiện |
Thiết bị / Công cụ / Quy chuẩn |
| Hình thái học |
Quan sát cấu trúc tế bào, kích thước, hình dạng chuỗi |
Kính hiển vi quang học (LM), kính hiển vi điện tử quét (SEM) |
| Sinh học phân tử |
Tách chiết ADN tổng số, phản ứng PCR nhân đoạn gen 18S rRNA, tinh sạch sản phẩm, giải trình tự nucleotide, gióng hàng và dựng cây phát sinh loài |
Phần mềm BioEdit, MEGA, ngân hàng dữ liệu GenBank |
| Nuôi cấy & Sinh trưởng |
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng: môi trường dinh dưỡng (tỷ lệ môi trường AGP, F/2, Conway...), mật độ ban đầu, nhiệt độ, cường độ ánh sáng, pH, độ mặn, độ kiềm, chế độ sục khí |
Bình tam giác 0,25 - 2 L, bể composite 0,2 - 3,5 m³, buồng đếm hồng cầu Neubauer, đo quang phổ OD |
| Hóa sinh & Dinh dưỡng |
Định lượng lipít tổng số; phân tích thành phần axít béo bão hòa (SFA), chưa bão hòa một nối đôi (MUFA), đa nối đôi (PUFA), EPA, DHA; protein, carbohydrate, khoáng, kim loại nặng |
Phương pháp Bligh & Dyer, sắc ký khí (GC), quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), AOAC, TCVN |
| Đánh giá an toàn |
Thử nghiệm độc tính cấp (xác định liều gây chết LD₅₀), độc tính bán trường diễn (cho uống 30 ngày, đánh giá thể trọng, huyết học, men gan AST, ALT, creatinin, mô bệnh học gan - thận), thử nghiệm hành vi |
Chuột nhắt trắng Swiss, máy xét nghiệm huyết học tự động, máy sinh hóa máu, cắt lát mô nhuộm HE |
| Thực nghiệm trên tôm |
Đánh giá ảnh hưởng của các khẩu phần thức ăn (so sánh T. pseudonana với các loài tảo khác và thức ăn tổng hợp) và mật độ nuôi (100, 150, 200, 250 N/L) đến tốc độ tăng trưởng chiều dài (DLG), khối lượng (DWG), thời gian biến thái, tỷ lệ sống; thử nghiệm nuôi thương phẩm |
Bể composite 50 L, bể xi măng 30 m³, ao nuôi lót bạt thương phẩm |
| Xử lý số liệu |
Tính giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) và so sánh sự khác biệt bằng Duncan test (p < 0,05) |
Phần mềm Microsoft Excel, SPSS / Statistica |
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 1 trình bày tổng quan hệ thống lý thuyết và thực tiễn qua 26 trang với các nội dung trọng tâm:
- Tổng quan vai trò, giá trị dinh dưỡng của vi tảo trong nuôi trồng thủy sản: cung cấp số liệu về thành phần protein, lipít, carbohydrate, khoáng chất, các axít béo thiết yếu (EPA, DHA) và vitamin. Nêu bật ứng dụng của vi tảo làm thức ăn cho ấu trùng động vật thân mềm (hàu, trai, sò, điệp), luân trùng (Brachionus rotundiformis), Artemia, ấu trùng cá biển và tôm biển.
- Đặc điểm của loài Thalassiosira pseudonana: Vị trí phân loại trong ngành Heterokontophyta, lớp Bacillariophyceae, bộ Thalassiosirales, họ Thalassiosiraceae. Tế bào có dạng hình trụ tròn ngắn, đường kính 4 - 5 µm, bề mặt nắp vỏ có cấu trúc lỗ mịn đặc trưng.
- Đánh giá các công nghệ nuôi cấy T. pseudonana trên thế giới và tại Việt Nam: Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, pH, độ mặn, nồng độ CO₂, dinh dưỡng khoáng chất và sillic) đến tốc độ sinh trưởng và sự tích lũy lipít/PUFAs.
- Thực trạng ngành sản xuất giống và nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei): Tổng hợp số liệu diện tích, sản lượng, kim ngạch xuất khẩu tôm của Việt Nam (giai đoạn 2010 - 2017 theo VASEP và Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn), chỉ ra nút thắt về tỷ lệ sống và chất lượng ấu trùng ở giai đoạn ương dưỡng ban đầu.
Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết nguồn vật liệu, hóa chất, thiết bị và các phương pháp bố trí thí nghiệm:
- Nguồn giống: Chủng vi tảo Thalassiosira pseudonana được phân lập lại và lưu giữ tại phòng thí nghiệm; nguồn tôm bố mẹ và nauplii Litopenaeus vannamei sạch bệnh (SPF) từ Công ty C.P. Việt Nam.
- Môi trường nuôi cấy: Sử dụng nước biển tự nhiên qua xử lý lắng, lọc, khử trùng bằng chlorine và ozone; sử dụng môi trường AGP, F/2, Walne, Conway cải tiến để khảo sát.
- Bố trí thí nghiệm nuôi cấy: Tiến hành đơn yếu tố và tối ưu hóa đa yếu tố ở quy mô bình thủy tinh (0,25 L, 1 L, 2 L) và bể pilot composite (0,2 m³, 1 m³, 3,5 m³).
- Quy trình kiểm định an toàn sinh học: Thiết kế thử nghiệm trên chuột nhắt trắng uống sinh khối T. pseudonana với các dải liều xác định theo hướng dẫn thử nghiệm tiền lâm sàng, kiểm tra các chỉ số sinh hóa máu (ALT, AST, urea, creatinin), công thức bạch cầu, hồng cầu và hình ảnh vi thể cấu trúc tế bào gan, thận.
- Bố trí thí nghiệm ương nuôi ấu trùng: Thiết kế các công thức khẩu phần thức ăn kết hợp giữa T. pseudonana tươi sống với các loại tảo đối chứng (Chaetoceros, Thalassiosira weissflogii) và thức ăn tổng hợp (TATH); bố trí mật độ ương ấu trùng từ giai đoạn nauplii (100, 150, 200, 250 con/L) trong bể 50 L và kiểm chứng ở bể 30 m³.
- Quy trình thử nghiệm nuôi thương phẩm: Theo dõi nguồn tôm giống PL12 được nuôi dưỡng bằng T. pseudonana khi đưa ra ao nuôi thương phẩm (mật độ, tỷ lệ sống, tốc độ tăng trưởng, hệ số chuyển đổi thức ăn FCR và kiểm tra chất lượng tôm thu hoạch).
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm qua 87 trang với 4 mảng nội dung chính:
1. Đặc điểm sinh học và định danh loài
- Hình thái học: Quan sát dưới kính hiển vi quang học (LM) và quét điện tử (SEM) cho thấy tế bào Thalassiosira phân lập có dạng hình ống ngắn hoặc hình đĩa tròn, đường kính tế bào dao động trong khoảng 4 - 5 µm, viền nắp vỏ có các gai nhọn nhỏ và lỗ rải đều, phù hợp với đặc tính phân loại của Thalassiosira pseudonana.
- Định danh phân tử: Đoạn gen 18S rRNA được khuếch đại thành công bằng kỹ thuật PCR. Kết quả giải trình tự và so sánh chuỗi nucleotide với cơ sở dữ liệu GenBank cho thấy độ tương đồng đạt trên 99% so với các chủng Thalassiosira pseudonana chuẩn trên thế giới.
- Khả năng lưu giữ giống: Tảo được lưu giữ ổn định ở nhiệt độ phòng (22 - 28°C) trong thời gian 1 - 2 tháng mà vẫn duy trì được sức sống và tỷ lệ hồi phục cao sau khi cấy chuyển lại.
2. Tối ưu hóa điều kiện nuôi sinh khối
Luận án đã xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho từng quy mô nuôi cấy:
| Quy mô nuôi cấy |
Môi trường dinh dưỡng |
Mật độ ban đầu (tb/mL) |
Nhiệt độ (°C) |
Ánh sáng (lux) |
pH |
Độ mặn (‰) |
Chế độ sục khí |
Mật độ tế bào cực đại đạt được |
| Bình 0,25 L |
AGP chuẩn |
0,15 × 10⁶ |
23 - 25 |
4.000 - 5.000 |
7,8 - 8,2 |
25 - 30 |
0,6 - 0,8 L/phút |
(3,5 - 4,2) × 10⁶ tb/mL |
| Bình 1 L |
AGP chuẩn |
0,18 × 10⁶ |
23 - 25 |
4.500 - 5.000 |
7,8 - 8,2 |
28 - 30 |
1,0 - 1,2 L/phút |
(4,0 - 4,8) × 10⁶ tb/mL |
| Bình 2 L |
AGP chuẩn |
0,20 × 10⁶ |
24 - 26 |
5.000 |
8,0 |
30 |
1,5 L/phút |
(4,5 - 5,2) × 10⁶ tb/mL |
| Bể pilot 0,2 m³ |
Nước biển + AGP |
0,20 × 10⁶ |
Khí hậu trại |
Ánh sáng tự nhiên |
7,8 - 8,3 |
30 |
Sục khí đáy phân tán |
(3,8 - 4,5) × 10⁶ tb/mL |
| Bể pilot 1 m³ |
Nước biển + AGP |
0,22 × 10⁶ |
Khí hậu trại |
Ánh sáng tự nhiên |
7,9 - 8,3 |
30 |
Sục khí đáy phân tán |
(4,2 - 4,9) × 10⁶ tb/mL |
| Bể pilot 3,5 m³ |
Nước biển + AGP |
0,25 × 10⁶ |
Khí hậu trại |
Ánh sáng tự nhiên |
8,0 - 8,2 |
30 |
Sục khí đáy liên tục |
(4,6 - 5,5) × 10⁶ tb/mL |
3. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của sinh khối
Sinh khối thu hoạch ở bể composite 3,5 m³ được phân tích thành phần sinh hóa:
- Hàm lượng protein thô: 24,5 - 28,2% sinh khối khô.
- Hàm lượng lipít tổng số: 21,2 - 24,5% sinh khối khô.
- Thành phần axít béo: SFA chiếm 35,4 - 37,2% tổng lượng axít béo (TFA); MUFA chiếm 42,1 - 44,8% TFA; PUFA chiếm 13,5 - 16,8% TFA. Trong đó, EPA (C20:5n-3) đạt từ 11,32 - 15,60% TFA và DHA (C22:6n-3) đạt từ 0,85 - 1,30% TFA.
- Các chỉ tiêu kim loại nặng (Pb, Cd, As, Hg) đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 8-2:2011/BYT và Quyết định 46/2007/QĐ-BYT.
4. Đánh giá an toàn độc học
- Độc tính cấp: Không xác định được liều gây chết LD₅₀ do chuột uống sinh khối T. pseudonana ở mức liều tối đa thử nghiệm không ghi nhận trường hợp tử vong hay triệu chứng ngộ độc cấp tính.
- Độc tính bán trường diễn: Chuột uống sinh khối liên tục trong 30 ngày cho thấy mức tăng trọng bình thường; các chỉ số huyết học (hồng cầu, bạch cầu, hemoglobin) ổn định; chỉ số men gan (AST, ALT) và chức năng thận (ure, creatinin) không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê so với lô đối chứng; cấu trúc vi thể gan, thận không có tổn thương mô bệnh học.
- Thử nghiệm hành vi: Chuột hoạt động nhanh nhẹn, phản xạ bình thường.
5. Ứng dụng trong sản xuất giống và nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng
- Hiệu quả khẩu phần thức ăn: Ấu trùng tôm được cho ăn bằng sinh khối T. pseudonana tươi sống (Khẩu phần 3) có tốc độ tăng trưởng chiều dài (DLG) và khối lượng (DWG) cao hơn, thời gian biến thái qua các giai đoạn Zoea 1-3 và Mysis 1-3 được rút ngắn từ 12 - 18 giờ so với lô sử dụng tảo đối chứng hoặc thức ăn tổng hợp. Tỷ lệ sống từ giai đoạn Nauplii lên Postlarvae 12 đạt trên 85%.
- Mật độ ương nuôi thích hợp: Mật độ 150 - 200 nauplii/L được xác định là mật độ tối ưu, đảm bảo tốc độ tăng trưởng đồng đều và tỷ lệ sống cao.
- Thử nghiệm quy mô bể xi măng 30 m³: Đạt tỷ lệ sống trung bình 86,4 ± 2,3%, chất lượng tôm giống PL12 khỏe mạnh, đồng đều, hàm lượng PUFA trong mô tôm cao, không phát hiện dư lượng kháng sinh và kim loại nặng.
- Thử nghiệm nuôi thương phẩm: Nguồn tôm giống sản xuất bằng T. pseudonana khi đưa vào nuôi ao thương phẩm đạt tốc độ tăng trưởng nhanh, tỷ lệ sống đạt 88,5%, hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) đạt 1,15 - 1,20, tôm thương phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học
- Cung cấp bộ dữ liệu hoàn chỉnh và có hệ thống về đặc điểm hình thái học, đặc điểm di truyền phân tử (chuỗi gen 18S rRNA), đặc tính sinh lý sinh trưởng và thành phần hóa sinh của loài vi tảo silic Thalassiosira pseudonana tại Việt Nam.
- Thiết lập cơ sở khoa học về động thái thay đổi sinh khối và hàm lượng các axít béo không bão hòa cao (EPA, DHA) của T. pseudonana theo các điều kiện môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, dinh dưỡng, sục khí).
- Bổ sung dẫn liệu khoa học về tính an toàn sinh học (độc tính cấp, độc tính bán trường diễn, dược lý thực nghiệm) của sinh khối T. pseudonana, tạo nền tảng cho việc sử dụng vi tảo này làm nguyên liệu an toàn trong chuỗi thức ăn thủy sản.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Xây dựng thành công quy trình công nghệ ổn định nuôi sinh khối Thalassiosira pseudonana từ quy mô phòng thí nghiệm (0,25 - 2 L) đến quy mô pilot (0,2 - 3,5 m³) tại các trại sản xuất giống thủy sản, giải quyết bài toán thiếu hụt thức ăn tươi sống chất lượng cao.
- Đưa ra giải pháp phân lập lại và lưu giữ giống vi tảo thuần khiết ở nhiệt độ phòng trong 1 - 2 tháng, giúp các cơ sở sản xuất giống chủ động nguồn giống ban đầu, giảm chi phí nhập ngoại và phụ thuộc kỹ thuật.
- Ứng dụng thành công sinh khối tươi sống của T. pseudonana vào quy trình sản xuất giống tôm thẻ chân trắng, nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng lên trên 85%, rút ngắn thời gian biến thái, cải thiện chất lượng giống tôm PL12 sạch bệnh và không phụ thuộc kháng sinh.
- Kiểm chứng hiệu quả kinh tế - kỹ thuật qua mô hình nuôi thương phẩm tôm thẻ chân trắng từ nguồn giống sản xuất bằng vi tảo T. pseudonana.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Chuyển giao và nhân rộng quy trình công nghệ nuôi sinh khối T. pseudonana ở quy mô bể composite 3,5 m³ cho các trung tâm giống và trại sản xuất tôm giống trên toàn quốc.
- Tiếp tục nghiên cứu công nghệ thu hoạch và chế biến sinh khối T. pseudonana thành dạng paste hoặc dạng cô đặc bảo quản lạnh để mở rộng phạm vi cung ứng thương mại.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đề tài
- Quá trình nuôi sinh khối ở quy mô pilot 3,5 m³ chịu ảnh hưởng nhất định bởi sự biến động thời tiết và nhiệt độ môi trường ngoài trời giữa các mùa trong năm tại miền Bắc và miền Trung.
- Chưa khảo sát sâu ảnh hưởng của việc phối trộn sinh khối T. pseudonana ở dạng cô đặc/bảo quản lạnh so với dạng tươi sống ở quy mô công nghiệp lớn hơn.
Hướng nghiên cứu tiếp theo
- Nghiên cứu công nghệ bảo quản sinh khối vi tảo (dạng paste, đông khô hoặc bảo quản lạnh bổ sung chất bảo vệ màng) nhằm kéo dài thời hạn sử dụng mà không làm suy giảm hàm lượng EPA/DHA.
- Nghiên cứu ứng dụng sinh khối Thalassiosira pseudonana làm giàu dinh dưỡng cho luân trùng (Brachionus), Artemia, hoặc làm thức ăn cho ấu trùng các đối tượng thủy hải sản giá trị cao khác như hải sâm, bào ngư, tu hài và cá biển.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo đối với nhiều đối tượng:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên: Thuộc các ngành Công nghệ sinh học, Nuôi trồng thủy sản, Sinh học biển và Công nghệ thực phẩm có thể tham khảo phương pháp phân lập, kỹ thuật sinh học phân tử định danh vi tảo, phương pháp phân tích lipít/axít béo và thiết kế thí nghiệm độc tính.
- Cán bộ kỹ thuật và chủ trang trại sản xuất giống thủy sản: Tham khảo trực tiếp quy trình công nghệ nuôi sinh khối T. pseudonana ở quy mô bể 0,2 - 3,5 m³ và chế độ cho ăn chi tiết cho từng giai đoạn phát triển của ấu trùng tôm thẻ chân trắng.
- Nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý thủy sản: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật về an toàn thức ăn tươi sống trong sản xuất giống thủy sản sạch, giảm thiểu việc lạm dụng hóa chất và kháng sinh.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao loài vi tảo Thalassiosira pseudonana lại vượt trội hơn so với Thalassiosira weissflogii trong ương nuôi ấu trùng tôm thẻ chân trắng?
Thalassiosira pseudonana có kích thước tế bào nhỏ hơn (4 - 5 µm so với kích thước lớn hơn nhiều của T. weissflogii), hoàn toàn vừa vặn với cỡ miệng của ấu trùng tôm ở các giai đoạn sớm nhất (Zoea 1 - 3 và Mysis 1 - 3). Bên cạnh đó, T. pseudonana có giá trị dinh dưỡng cao hơn (lipít 20,60 - 24,67% SKK, giàu EPA và DHA), mật độ tế bào đạt cực đại cao hơn trong hệ thống nuôi và có khả năng lưu giữ giống dài ngày ở nhiệt độ phòng (1 - 2 tháng).
2. Các thông số môi trường tối ưu để nuôi sinh khối Thalassiosira pseudonana ở quy mô pilot 3,5 m³ là gì?
Ở quy mô pilot 3,5 m³, các thông số thích hợp bao gồm: môi trường nước biển tự nhiên bổ sung dinh dưỡng AGP chuẩn; mật độ tế bào ban đầu đạt (0,20 - 0,25) × 10⁶ tb/mL; độ mặn duy trì ở mức 30‰; pH nước biển từ 8,0 - 8,2; tận dụng ánh sáng tự nhiên có kiểm soát cường độ; duy trì chế độ sục khí đáy liên tục để tránh lắng đọng tế bào. Thời gian thu hoạch tối ưu là sau 5 - 6 ngày nuôi cấy khi quần thể đạt mật độ cực đại (khoảng 4,6 - 5,5 × 10⁶ tb/mL).
3. Sinh khối Thalassiosira pseudonana nuôi được đã được chứng minh an toàn sinh học như thế nào?
Sinh khối vi tảo được thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trắng Swiss (không gây tử vong hay triệu chứng độc ở liều tối đa). Thử nghiệm độc tính bán trường diễn qua đường uống trong 30 ngày cho thấy chuột tăng trọng đều, các chỉ số huyết học, công thức bạch cầu, hoạt độ men gan (AST, ALT), creatinin chức năng thận hoàn toàn bình thường, mô bệnh học gan và thận không có tổn thương. Các chỉ tiêu kim loại nặng trong sinh khối đều đạt quy chuẩn QCVN 8-2:2011/BYT.
4. Hiệu quả thực tế của việc sử dụng T. pseudonana làm thức ăn cho ấu trùng tôm thẻ chân trắng ra sao?
Ấu trùng tôm được nuôi bằng T. pseudonana tươi sống có tốc độ tăng trưởng chiều dài và khối lượng vượt trội, thời gian biến thái qua các pha zoea và mysis được rút ngắn từ 12 - 18 giờ, tỷ lệ sống từ giai đoạn nauplii lên postlarvae 12 đạt trên 85% (ở mật độ tối ưu 150 - 200 con/L). Khi đưa giống tôm này ra ao nuôi thương phẩm, tôm đạt tỷ lệ sống 88,5%, hệ số FCR thấp (1,15 - 1,20) và sản phẩm tôm thương phẩm đạt đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Văn Công đã giải quyết toàn diện quy trình công nghệ từ phân lập, định danh phân tử, lưu giữ giống đến nuôi sinh khối vi tảo silic Thalassiosira pseudonana từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô pilot 3,5 m³. Công trình đã xác lập các thông số nuôi cấy tối ưu, chứng minh độ an toàn sinh học tiền lâm sàng và khẳng định giá trị dinh dưỡng cao của sinh khối vi tảo tươi sống đối với ấu trùng tôm thẻ chân trắng. Kết quả nghiên cứu đã ứng dụng thành công vào thực tiễn sản xuất giống và nuôi tôm thương phẩm, góp phần nâng cao tỷ lệ sống, chất lượng con giống và cung cấp giải pháp kỹ thuật bền vững cho ngành nuôi trồng thủy sản Việt Nam.