Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4: 314-325 Trường Đại học Cần Thơ

314
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NUÔI SINH KHỐI TẢO
Spirulina platensis
Dương Thị Hoàng Oanh
1
, Nguyễn Thị Kim Liên
1

ABSTRACT
Nowadays, Spirulina platensis has been taken into consideration in producing
nutrient, pharmaticeutical, and cosmetic products since this kind of algae
contains chlorophyll, protein, and essential fatty acid and vitamins. In this
research, Spirulina platensis was cultured for biomass (500 litres per tank) in
order to determine the daily harvest ratios and the highest harvesting density.
The experiment consisted of 4 different treatments of daily harvest ratios: 10%,
20%, 30% and no harvest (the control). These treatments were randomly
designed with three replicates each. The initial density of the algae was 30,000
inds/mL. The environmental criteria (Temperature, pH, TAN, N-NO
3
-
, P-PO
4
3-
)
were collected every three days. The results showed that the highest density of
the treatment 10% was 252.738±997 inds/ml on the 14
th
day; the treatment
20% was 486.065±1587 inds/ml on the 16

th
day; and the treatment 30% was
244.929±5526 inds/ml on the 9
th
day. After 21 days of mass culture, the algae
productivity of the treatments was 276.317 inds/ ml, 642.319 inds/ ml, 473.311
inds/ ml respectively. The algae density and productivity of the second
treatment (20%) was significantly higher compare with the other treatments
(p< 0,05).
Keywords: Spirulina platensis, mass culture, harvest ratio, density.
Title: Study on biomass culture of
Spirulina platensis.
TÓM TẮT
Hiện nay tảo lam Spirulina platensis được quan tâm nhiều trong các ứng dụng
dinh dưỡng, trong dược phẩm và công nghiệp hóa mỹ phẩm cho con người bởi
vì tảo chứa nhiều chlorophyll, protein, các acid béo thiết yếu và vitamin. Trong
nghiên cứu này, tảo Spirulina platensis được nuôi sinh khối (500 lít/bể) nhằm
xác định tỉ lệ thu hoạch hàng ngày và mật độ cao nhất có thể đạt được. Thí
nghiệm gồm bốn nghiệm thức với các tỉ lệ thu hoạch là 10%, 20%, 30% và
không thu hoạch (đối chứng). Các nghi
ệm thức được bố trí hoàn toàn ngẫu
nhiên với 3 lần lặp lại mật độ tảo bố trí ban đầu là 30.000 cá thể/ml. Các chỉ
tiêu môi trường được thu 3 ngày/lần bao gồm nhiệt độ, pH, TAN, N-NO
3
-
, P-
PO
4
3-
. Kết quả cho thấy mật độ cao nhất ở nghiệm thức 10% là 252.738±997


1
Khoa Thủy sản, Đại học Cần Thơ
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4: 314-325 Trường Đại học Cần Thơ

315
cá thể/ml vào ngày thứ 14, nghiệm thức 20% là 480.065±1587 cá thể/ml (ngày
thứ 16), và nghiệm thức 30% 244.929±5526 cá thể/ml (ngày thứ 9). Sau 21
ngày nuôi, năng suất tảo đạt lần lượt ở các nghiệm thức là 276.317 cá thể/ml,
642.319 cá thể/ml, và 473.311 cá thể/ml. Mật độ tảo và năng suất ở nghiệm
thức 2(20%) cao hơn có ý nghĩa (p< 0,05) so với 2 nghiệm thức còn lại.
Từ khóa: Spirulina platensis, nuôi sinh khối, tỉ lệ thu hoạch, mật độ.
1 GIỚI THIỆU
Trong 50 năm gần đây việc sản xuất sinh khối tảo ngày càng được chú trọng
trên toàn thế giới vì nguồn thực phẩm đang trở nên khan hiếm. Tảo lam và các
loại vi tảo khác như Spirulina, Chlorella và Dunaliella có tiềm năng lớn không
chỉ sản xuất để làm thực phẩm từ tảo mà còn để ly trích các hợp chất có giá trị
như β-caroten và phycocyanin. Tảo lam, đặc biệt là tảo Spirulina được xem là
loại thức ăn tốt cho sức khỏe mà nhiều nước phát triển đưa vào nuôi trồng công
nghiệp và sử dụng dưới nhiều dạng chế phẩm khác nhau thông qua việc nghiên
cứu giá trị dinh dưỡng của tảo. Mặt khác, hiện nay Spirulina được sản xuất
rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, và sản phẩm của nó được sử dụng làm thức
ăn cho con người và gia súc, gia cầm (Belay et al., 1993). Với kỹ thuật nuôi
đơn giản, thời gian sản xuất hầu như quanh năm, sinh khối thu được có giá trị
dinh dưỡng cao với hàm lượng protein đạt 60-70% trọng lượng khô, có nhiều
các axít amin đặc biệt là các axít amin không thay thế, giàu các vitamin, các
chất khoáng, các sắc tố và nhiều chất có hoạt tính sinh học khác (Ciferri và
Tiboni, 1985; Dillon et al., 1995). Nhờ vậy, những ứng dụng của tảo Spirulina
không chỉ là nguồn dinh dưỡng quý mà còn được ứng dụng nhiều trong y-dược
học, mỹ phẩm… Thêm vào đó nhiều giống loài tảo trong đó có tảo Spirulina

cũng được ứng dụng nhiều trong việc xử lý nước thải, trong nuôi trồng thủy
sản (Borowitzka và Borowitzka, 1988). Số liệu thống kê cho thấy tổng sản
lượng nuôi trồng hàng năm của tảo Spirulina trên thế giới là 850 tấn. Riêng,
Mêxico đóng góp 300 tấn, Đài Loan: 300 tấn, Hoa Kỳ: 90 tấn, Thái Lan: 60
tấn, Nhật Bản: 40 tấn và Israel là 30 tấn (Richmond, 1986).
Những nghiên cứu gầ
n đây cho thấy việc nuôi tảo Spirulina platensis trong
phòng thí nghiệm nhằm tìm hiểu các đặc điểm nhiệt độ, pH, mật độ nuôi, môi
trường nuôi cấy và các thử nghiệm dinh dưỡng khác tuy nhiên, các nghiên cứu
trên cũng chỉ dừng lại ở mức độ nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu
này nhằm tìm hiểu khả năng “Nuôi sinh khối tảo Spirulina platensis” để xác
định sinh khối tảo đạt được và tỷ lệ thu hoạch tảo trên các bể nuôi ngoài trời có
thể tích lớn nhằm phát triển quy trình nuôi sinh khối hoàn chỉnh.
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4: 314-325 Trường Đại học Cần Thơ

316
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng thí nghiệm
Tảo giống: tảo Spirulina platensis được phân lập và nuôi giữ ở phòng thí
nghiệm, Bộ môn thuỷ sinh học ứng dụng, Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần
Thơ.
Nguồn nước: Nước ngọt lấy từ nguồn nước máy và được xử lý bằng chlorine
nồng độ 20 ppm và sục khí liên tục trong 24 giờ. Sau đó, nước được để lắng
24h giờ và được kiểm tra hàm lượng chlor dư bằng thuốc thử Octolidin và
trung hòa bằng Na
2
S
2
O
3

. Môi trường nuôi cấy tảo là môi trường Zarrouk
(Godia et al., 2002).
2.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành trên 12 bể composite (500 lít/bể) đặt ngoài trời, ánh
sáng tự nhiên, thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức
và 3 lần lặp lại, nguồn dinh dưỡng cho tảo phát triển là môi trường Zarrouk.
Nguồn dinh dưỡng này được cấp một lần vào ngày đầu tiên khi bố trí tảo vào
nghiệm thức. Nước được cấp thêm hàng ngày để bù vào lượng nước mất đi do
thu sinh khối tảo đối với các nghiệm thức. Có sục khí ở các bể thí nghiệm. Mật
độ tảo bố trí là 37.000 cá thể/ml. Thí nghiệm gồm 3 nghiệm thức (NT1, NT2,
NT3) và 1 đối chứng (NTĐC) tương ứng với tỉ lệ thu sinh khối tảo là 10%,
20%, 30% và 0%/ngày. Thu mẫu 3 ngày/lần đối với các mẫu môi trường gồm:
Nhiệt độ, pH, NO
3
-
, TAN, PO
4
3-
. Mẫu được bảo quản lạnh và được phân tích
theo các phương pháp phân tích hiện hành tại phòng thí nghiệm thuộc bộ môn
Thủy sinh học ứng dụng, Khoa Thủy sản, trường Đại học Cần Thơ. Mẫu tảo
được thu hàng ngày vào 10 giờ sáng bằng micropipette 1 mL và cố định bằng
formol 2-4%. Tảo được đếm bằng buồng đếm Sedgwick-Rafter theo phương
pháp Boyd và Tucker (1992). Số liệu được xử lý bằng Excel và xử lý thống kê
bằng phần mềm SPSS với ANOVA một nhân tố để so sánh độ sai biệt có ý
nghĩa giữa các nghiệm thức ở mức 0,05.
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Các yếu tố môi trường
3.1.1 Nhiệt độ
Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ giữa các nghiệm thức trong suốt thời gian

thí nghiệm không có sự biến động lớn và không khác biệt nhiều, nhiệt độ trung
bình giữa các nghiệm thức dao động từ 27-32
o
C (Hình 1). Nhiệt độ từ ngày thứ
nhất đến ngày thứ 13 nằm trong khoảng 29-32
o
C, nhưng đến ngày thứ 14-15
nhiệt độ lại giảm xuống còn 27
o
C nguyên nhân là trời mưa liên tục đã làm cho
nhiệt độ nước giảm thấp. Theo Richmon (1986), nhiệt độ tối ưu cho sự phát
triển của tảo là 35-37
o
C và nhiệt độ thấp nhất cho sản xuất tảo Spirulina là
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4: 314-325 Trường Đại học Cần Thơ

317
18
o
C. Mặt khác, theo Vonshak và Tomaselli (2000) ở các loài Spirulina khác
nhau thì nhiệt độ sinh trưởng khác nhau, cũng theo nghiên cứu này có nhiều
loài Spirulina thích hợp sinh trưởng ở các nhiệt độ từ 24-42
o
C.








Hình 1. Biến động nhiệt độ trong thí nghiệm
Nhiệt độ tuy không nằm trong khoảng tối ưu nhưng tảo vẫn có thể tồn tại cho
nên có thể đây cũng là nguyên nhân làm cho sự phát triển của tảo ở tất cả các
nghiệm thức chậm lại từ ngày thứ 14 và mật độ tảo giảm cho đến khi kết thúc
thí nghiệm.
3.1.2 pH








Hình 2. Biến động pH trong thí nghiệm
pH trong 17 ngày thí nghiệm dao động từ 9,8-10,3 (Hình 2) và giá trị trung
bình ở các nghiệm thức 10%, 20% và 30% và 0% tương ứng là 10,16 ± 0,11;
10,17 ±0,11; 10,14 ± 0,12; 10,23 ± 0,15. Từ ngày thứ 2 thì giá trị pH ở các
nghiệm thức đều tăng nguyên nhân là do tảo phát triển tốt, quá trình quang hợp
xảy ra mạnh, kết quả làm tăng pH. Giá trị pH đạt cao nhất ở NT0% (10,42 ±
0,06) là do ở nghiệm thức này mật độ tảo tăng cao do không thu hoạch dẫn đến
24
25
26
27
28
29
30
31

32
33
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Ngày
o
C
NT1 NT2 NT3 NTĐC

9.6
9.8
10
10.2
10.4
1234567891011121314151617
pH
Ngày
NT1 NT2 NT3 NTĐC
Kỷ yếu Hội nghị Khoa học thủy sản lần 4: 314-325 Trường Đại học Cần Thơ

318
làm thay đổi hệ đệm CO
2
. Mặt khác, khi tảo Spirulina phát triển sẽ hấp thu chủ
yếu NO
3
-
(Zarrouk, 1966; Paoletti et al., 1975; Schlo¨sser,1982) thì cũng dẫn
đến pH tăng (Goldman và Brewer, 1980).
Theo Zarrouk (1968) trong điều kiện phòng thí nghiệm tảo Spirulina platensis
thích hợp với môi trường kiềm và phát triển tốt ở pH 8,3–11. Khi pH môi

trường quá cao hay quá thấp đều không thuận lợi cho tảo. Cũng theo Zarrouk
khi nuôi tảo Spirulina ngoài trời pH=10,5 không hạn chế sự phát triển của tảo
nhưng khi pH tăng lên 11 lại giới hạn tảo phát triển. Theo Richmon (1986), tảo
Spirulina thuộc nhóm tảo hấp thu chủ yếu HCO
3
-
cho quá trình quang hợp, nên
phát triển mạnh ở môi trường pH cao và pH của thí nghiệm (pH=9,8-10,3) luôn
nằm trong khoảng thích hợp cho tảo phát triển, kết quả của thí nghiệm cũng
phù hợp với nghiên cứu của Ciferii (1983) là tảo S. platensis phát triển mạnh ở
hồ Rombou và hồ Bodou có đặc điểm pH rất cao (10-10,4).
3.1.3 TAN
Hàm lượng TAN trung bình trong 5 đợt thu mẫu ở các nghiệm thức trong thời
gian thí nghiệm với nồng độ lần lượt là 0,44 ± 0,12; 0,42 ± 0,24; 0,37 ± 0,12;
và 0,40 ± 0,06 mg/L tương ứng với NT1, NT2, NT3, và NTĐC (Hình 3). Nhìn
chung, hàm lượng TAN ở các nghiệm thức biến động tăng giảm theo cùng
khuynh hướng và phụ thuộc vào sự phát triển của tảo. Theo Richmond (1986)
mặc dù nitrate là nguồn đạm chủ yếu để tảo Spirulina hấp thu cho quá trình
sinh trưởng nhưng muối ammonium vẫn được sử dụng trong môi trường nuôi
với nồng độ <100 mg/L. Các loại muối ammonium nhìn chung ở nồng độ cao
(>2,5 mol) có thể gây chết tế bào tảo (Gibor, 1956; Mil’ko, 1962), còn ở nồng
độ thấp, muối ammonium trở thành chất đệm cho môi trường, nó kích thích tế
bào tảo sinh trưởng tốt hơn so với muối nitrate (Baas-Becking, 1930; Paasche,
1971). Do vậy biến động TAN trong thí nghiệm có liên quan đến sự phát triển
của tảo, khi mật độ tảo ở các nghiệm thức tăng lên, lượng đạm ammonia được
tảo hấp thụ nhiều hơn làm cho hàm lượng TAN giảm rất rõ ở các lần thu mẫu.








Hình 3. Biến động TAN trong thí nghiệm
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
12345
mg/L
Đợt thu
NT1 NT2 NT3 NTĐC