Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sinh trưởng của tảo isochrysis galbana parke và phân tích, thành phần, hàm lượng axit béo của nó luận văn thạc sĩ sinh học

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH …………………… LÊ THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG, ĐỘ MẶN LÊN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA TẢO ISOCHRYSIS GALBANA PARKE VÀ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN, HÀM LƯỢNG AXIT BÉO CỦA NÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: THỰC VẬT VINH, 2011 2 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp trong chương trình đào tạo Thạc sỹ Sinh học, chuyên ngành Thực vật tại khoa Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Vinh. Tôi đã nhận được sự ủng hộ giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, người thân, gia đình và bạn bè. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến GS. TS Võ Hành người thầy hướng dẫn khoa học đã tận tâm chỉ dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành bản luận văn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến GS. TSKH Dương Đức Tiến - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, thầy đã định hướng và có những góp ý trong việc lựa chọn và thực hiện đề tài. PGS. TS Phạm Quốc Long, TS Đoàn Lan Phương, Viện Hóa các hợp chất Thiên nhiên, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong việc phân tích và xác định thành phần các axit béo của tảo. PGS. TS Nguyễn Đình San, TS Lê Thị Thúy Hà đã có những đóng góp quý báu trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo trong khoa Sinh học, các Cán bộ Kĩ thuật phòng thí nghiệm Thực vật Bậc thấp, phòng Nuôi cấy mô, phòng Sinh lí Hóa sinh. Các cán bộ phòng Tảo thuộc Viện Công nghệ sinh học, Phân Viện nuôi trồng thủy sản III đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Vinh, ngày tháng 12 năm 2011 Tác giả Lê Thị Hương 3 MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nuôi trồng tảo 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 1.2. Tình hình nghiên cứu về thành phần axit béo của tảo Isochrysis galbana 1.3. Vị trí phân loại, cấu tạo hình thái của tảo Isochrysis galbana 1.3.1 Vị trí phân loại 1.3.2. Về hình thái và một số đặc điểm sinh học 1.3.3. Về giá trị dinh dưỡng 1.4. Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sự sinh trưởng và phát Trang i ii iv v vi 1 3 3 3 5 9 11 11 12 12 13 triển của tảo Isochrysis galbana 1.5. Các phương pháp nuôi trồng tảo 1.5.1. Phương pháp nuôi trồng theo mẻ (Hệ thống kín) 1.5.2. Phương pháp nuôi trồng liên tục (Hệ thống hở) 1.6. Đặc điểm sinh trưởng của tảo Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 2.2.2. Thời gian nghiên cứu 2.3. Điều kiện thí nghiệm 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Nhân giống tảo Isochrysis galbana trong phòng thí nghiệm 2.4.2. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh 17 17 18 18 20 20 20 20 20 20 21 21 22 dưỡng và độ mặn lên sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana 2.4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sự 23 sinh trưởng và phát triển của tảo Isochrysis galbana 2.4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng và 24 4 phát triển của tảo Isochrysis galbana 2.4.3. Phương pháp nuôi trồng tảo Isochrysis galbana ngoài trời 2.4.4. Phương pháp điều chỉnh độ mặn 2.4.5. Phương pháp xác định mật độ tế bào tảo 2.4.6. Phương pháp lập đồ thị sinh trưởng 2.4.7. Phương pháp xác định các yếu tố môi trường 2.4.8. Phương pháp thu hoạch tảo 2.4.9. Phương pháp phân tích lipit và thành phần axit béo 2.4.10. Phương pháp xử lí số liệu Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sự sinh trưởng, phát 24 25 25 26 26 26 26 26 27 27 triển của tảo Isochrysis galbana 3.2. Ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana 3.3. Thử nghiệm nuôi sinh khối tảo Isochrysis galbana 3.4. Nghiên cứu về thành phần, hàm lượng axit béo của tảo Isochrysis 30 33 35 galbana 3.5. Nghiên cứu về thành phần, hàm lượng các axít béo của tảo Nannochloropsis oculata KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT CT CT1 CT2 CT3 CTTN KQPT ml MT NC NTTS Tb U VSATTP Ytmt Công thức Công thức 1 Công thức 2 Công thức Công thức thí nghiệm Kết quả phân tích Mililit Môi trường Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản Tế bào Unsaturated Vệ sinh an toàn thực phẩm Yếu tố môi trường 39 44 46 47 51 5  Omega DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng 2.1. Bảng 3.1. Thành phần sinh hóa của tảo Isochrysis galbana Các môi trường dinh dưỡng dùng trong các thí nghiệm Sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana ở các môi trường Trang 12 21 28 Bảng 3.2. Bảng 3.3. dinh dưỡng Sự sinh trưởng của Isochrysis galbana ở các độ mặn khác nhau Sự biến động Ytmt trong thí nghiệm nuôi sinh khối Isochrysis 31 33 Bảng 3.4. Bảng 3.5. galbana Sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana khi nuôi sinh khối Kết quả phân tích thành phần, hàm lượng axit béo của 34 36 Bảng 3.6. Isochrysis galbana So sánh thành phần, hàm lượng axit béo của Isochrysis 37 galbana của chúng tôi với các kết quả phân tích của các tác giả khác Bảng 3.7. Kết quả phân tích thành phần, hàm lượng axit béo của Nannochloropsis oculata 40 6 Bảng 3.8. So sánh thành phần axit béo của tảo Isochrysis galbana và 40 Nannochloropsis oculata DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2. Hình 2.1. Hình 2.2. Hình 3.1. Hình thái của tảo Isochrysis galbana Các pha sinh trưởng của quần thể tảo Sơ đồ bố trí các thí nghiệm Sơ đồ bố trí nuôi trồng tảo Isochrysis galbana ngoài trời Sự sinh trưởng và phát triển của Isochrysis galbana ở các Trang 12 19 22 24 27 Hình 3.2. Hình 3.3. CTTN Sự biến động mật độ tế bào ở các độ mặn khác nhau Sự biến động mật độ tế bào tảo Isochrysis galbana khi 32 35 Hình 3.4. nuôi sinh khối Phổ phân tích MS thành phần, hàm lượng axit béo của tảo 42 Hình 3.5. Isochrysis galbana Phổ phân tích MS thành phần, hàm lương axit béo của 43 Nannochloropsis oculata MỞ ĐẦU 7 Việt Nam có bờ biển trải dài hơn 3.200km, có hơn 3.000 hòn đảo lớn nhỏ với diện tích trên 26.000 km 2, nhiệt độ nước biển dao động từ 18 oC-32oC, độ mặn trung bình từ 28-40‰ [17]. Dọc bờ biển có khoảng 114 con sông lớn nhỏ đổ ra biển [16]. Với những điều kiện ấy rất thuận lợi cho ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS) phát triển. Trong NTTS thì vấn đề thức ăn là khâu then chốt, quyết định đến năng suất nuôi trồng. Hiện nay, nguồn thức ăn chủ yếu được sử dụng là nguồn thức ăn tổng hợp, nguồn thức ăn này có ưu điểm là kích thích khả năng tăng trưởng nhanh nhưng trong đó hàm lượng hoocmon tương đối cao nên không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP), làm giảm chất lượng sản phẩm. Như vậy, vấn đề đặt ra cho ngành NTTS là phải tìm được nguồn thức ăn rẻ tiền nhưng cho năng suất, chất lượng cao đồng thời đảm bảo VSATTP. Trong NTTS việc tìm nguồn thức ăn tươi sống, giàu chất dinh dưỡng từ vi tảo biển đang được quan tâm nghiên cứu. Những loài vi tảo được sử dụng là những loài có kích thước phù hợp, dễ tiêu hóa lại ít gây độc với môi trường, có khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh, dễ nuôi nhưng lại giàu chất dinh dưỡng… Hiện nay, có khoảng hơn 40 loài vi tảo biển được sử dụng phổ biến làm thức ăn cho các đối tượng thủy sản như: Isochrysis galbana, Tetraselmis suecica, Platymonas sp, Nannochloris atomus, Nannochloropsis oculata…[9]. Tảo Isochrysis galbana ngày càng được quan tâm và sử dụng rộng rãi làm thức ăn cho ấu trùng nhiều động vật thân mềm do có khả năng sinh trưởng, phát triển nhanh và có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đặc biệt là các axit béo không bão hòa thuộc nhóm -3 và -6 như: axit eicosapentaenoic (20: 5n-3, EPA), axit arachidonic (20:4n-6), axit docosapentanoic (22:6n-3, DHA) [31]. Đây là những axit béo thiết yếu đối với cơ thể động vật và người, trong cơ thể người không thể tổng hợp được các loại axit béo này, nhưng chúng lại có vai trò rất quan trọng đối với con người như ngăn ngừa bệnh tim và tuần hoàn, tạo điều kiện cho sự 8 phát triển tim mạch ở trẻ (Yongmanitchai và Ward, 1991). Y học đã chứng minh rằng, việc tiêu thụ hàm lượng thấp các axít béo thuộc nhóm -3 làm gia tăng tỉ lệ mắc các bệnh về tim mạch, ung thư, đột quỵ, tiểu đường, thần kinh…[theo 31]. Tuy nhiên, khả năng sinh trưởng, phát triển, thành phần và hàm lượng các axit béo của tảo phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nuôi trồng như: chế độ dinh dưỡng, độ mặn, nhiệt độ, ánh sáng và vào thời điểm thu hoạch tảo (Yongmanitchai và Ward, năm 1989; Roessler, 1990) [theo 31]. Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana Parke và phân tích thành phần, hàm lượng axit béo của nó”. Với mục tiêu: Nghiên cứu ảnh hưởng của các môi trường dinh dưỡng, độ mặn khác nhau lên sự sinh trưởng, phát triển của tảo Isochrysis galbana từ đó lựa chọn được điều kiện thích hợp để nuôi trồng tảo và phân tích, xác định được thành phần, hàm lượng axit béo của tảo Isochrysis galbana để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của nó. Để thực hiện được các mục tiêu trên, nhiệm vụ cần thực hiện là: 1. Tiến hành nhân nuôi tảo trong phòng thí nghiệm để lấy nguyên liệu. 2. Theo dõi, so sánh sự sinh trưởng và phát triển của tảo ở các môi trường dinh dưỡng, độ mặn khác nhau để lựa chọn được điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng, phát triển của nó. 3. Phân tích, xác định được thành phần, hàm lượng các axit béo của tảo Isochrysis galbana. CHƯƠNG 1 9 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nuôi trồng tảo 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới, tảo được biết đến cách đây trên 250 năm trong hệ thống phân loại của Carl Von Linner (1754) [4]. Từ đó đến nay, ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu về tảo. Tuy nhiên, lịch sử về công nghệ sản xuất đại trà tảo bắt đầu tương đối muộn hơn so với lịch sử phát hiện ra tảo. Trong nuôi trồng thủy sản (NTTS) thì sinh khối tảo là thức ăn quan trọng, là điều kiện tiên quyết bởi nó là nguồn thức ăn không thể thiếu trong giai đoạn ấu trùng của nhiều loài thủy sản. Năm 1939, Bruce và cộng sự đã phân lập thành công và nhân nuôi tảo Isochrysis galbana, Pyramimonas grossii để nuôi ấu trùng hầu. Sớm hơn nữa, năm 1910, Alla và Nilson đã dùng tảo silic để làm thức ăn cho động vật không xương sống [9]. Năm 1940, những thực nghiệm về nuôi trồng đại trà Chlorella được bắt đầu ở Đức, sau khi người ta nhận thấy tế bào tảo này có tới 50% protein trong sinh khối khô và có khả năng tăng sinh khối khô lên gấp nhiều lần trong ngày [9]. Đầu những năm 1950, các nhà khoa học Mỹ cho thấy hàm lượng chất béo và protein trong tế bào Chlorella có thể điều khiển bằng cách thay đổi điều kiện nuôi trồng. Một số Pilôt nuôi trồng đại trà tảo này đã được xây dựng tại đây [9]. Năm 1957, Tamiya và cộng sự đã công bố các công trình liên quan tới nuôi trồng Chlorella tại Nhật Bản. Có thể nói Nhật Bản là quốc gia đầu tiên sản xuất và kinh doanh Chlorella dưới dạng thức ăn bổ dưỡng và tác nhân kích thích sinh trưởng. Ngoài ra, ở Nhật còn sử dụng rất nhiều sinh vật phù du như: Chaetoceros sp., Penaeus japonicus và Metapenaeus ensis, Isochrysis sp., Pavlova lutheri, Tetraselmis sp., Nannochloropsis oculata, Chlamydomonas sp. làm thức ăn trong quá trình ương nuôi nhiều loài ấu trùng thủy sản. Trong đó Nannochloropsis oculata và Isochrysis galbana được coi là nguồn thức ăn tươi sống quan trọng nhất 10 trong các loài thực vật phù du. Từ năm 1986, Maruyama và cộng sự đã nuôi Nannochloropsis oculata hay còn gọi là “Chlorella nước mặn” dùng làm thức ăn cho rotifer. Nannochloropsis có thể nuôi quanh năm tại Nhật Bản, tuy nhiên mật độ nuôi giảm mạnh trong mùa mưa [9]. Vào năm 1953, các nhà khoa học Đức đã nghiên cứu khả năng dùng CO 2 phế thải của vùng công nghiệp Rhur để nuôi trồng Chlorella và Scenedesmus. Nghiên cứu này được giáo sư Soeder và cộng sự tiếp tục nhiều năm sau đó. Đầu những năm 1970, chính phủ Đức tài trợ cho 3 dự án lớn cho nuôi trồng Scenedesmus tại Ấn Độ, Pêru và Thái Lan [theo 9]. Năm 1960 tại Tiệp Khắc, các nhà khoa học đã xây dựng mô hình nuôi trồng đại trà Scenedesmus trên nền bể có độ nghiêng 3o và tạo dòng chảy nhờ bơm. Mô hình bể này đã được áp dụng thành công tại Rupite, Bungari một địa danh có suối nước nóng nổi tiếng để sản xuất đại trà tảo Chlorella và Scennedesmus, sau đó tảo Scenedesmus được nuôi trồng đại trà tại nhiều nước trên thê giới như: Đức, Italia, Isarel và một số nước Đông Âu [9]. Đầu những năm 1960, vi tảo lam Spirulina lần đầu tiên được phát hiện tại hồ Tchad (Châu phi) và nhanh chóng được các nhà khoa học Pháp đưa vào nuôi trồng đại trà tại Texco, Mehico. Sau đó được mở rộng và sản xuất ở quy mô lớn tại các nước như: Mỹ, Đài Loan, Isarel, Italia, Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ và Việt Nam. Ở Pháp đã tiến hành nuôi trồng đại trà tảo Porphyridium (tảo đỏ) để thu polysacarit và axit arachidonic. Việc nuôi trồng đại trà tảo đã sinh ra hàng loạt các công nghệ sản xuất, thu hoạch và chế biến sinh khối tảo [9]. Hiện nay, nhiều loài vi tảo là nguồn protein đơn bào quan trọng đối với người và ngành chăn nuôi. Những loài tảo thuộc các chi được sản xuất đại trà: Chlorella, Spirulina, Nitzschia, Haematococcus, Dunaliella, Chaetoceros, Tetraselmis, Skeletonema, Nannochloropsis, Scenedesmus, Isochrysis… 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 11 Ở nước ta, nghiên cứu về tảo cũng đã được tiến hành từ lâu. Nhưng trước đây, do điều kiện chiến tranh kéo dài, kinh tế chậm phát triển, khoa học kỉ thuật lạc hậu nên các nghiên cứu khoa học chủ yếu là nghiên cứu cơ bản, còn những nghiên cứu thực nghiệm, ứng dụng chỉ thực sự phát triển sau khi nước nhà giành được độc lập. Những nghiên cứu ứng dụng về tảo ở nước ta được bắt đầu từ công trình nghiên cứu về tảo Spirulina do cố Giáo sư Nguyễn Hữu Thước chủ trì vào năm 1972. Tảo Spirulina (S. maxima và S. platensis) được nhập nội từ Pháp và trở thành đối tượng nghiên cứu sinh lí, sinh hóa tại viện sinh vật học [8]. Với những thông tin, kinh nghiệm ít ỏi học được từ Pháp, sự đam mê tìm tòi các nhà khoa học nước ta đã nhân nuôi thành công và bước đầu nhân nuôi giống tảo. Năm 1976, thí nghiệm trồng thử Spirulina lần đầu tiên trên diện tích 2.150m2 liên tục ngoài trời không che trong thời gian hơn 4 tháng tại Nghĩa Đô (Hà Nội) thu được kết quả tốt. Sau khi đạt được những thành công bước đầu về nuôi trồng Spirulina, nhiều cơ sở sản xuất đã mạnh dạn xây dựng nhiều cơ sở có qui mô để nuôi Spirulina làm thức ăn cho ấu trùng nhiều loài thủy sản và khai thác làm dược liệu. Ngày nay, tảo Spirulina còn được xem là nguồn dược liệu quan trọng trong y học. Hiện nay, ở nước ta có các cơ sở nuôi trồng Spirulina có qui mô như xí nghiệp suối nước nóng Vĩnh Hảo, ở Long An… Trong những năm gần đây, những thành công của công nghệ sinh sản nhân tạo giống tôm sú, điệp quạt và đặc biệt việc nghiên cứu cho sinh sản nhiều loài cá biển đã góp phần thúc đẩy khoa học nghiên cứu ứng dụng tiến thêm một bước mới với những nghiên cứu mang tính thực tiễn hơn. Viện nghiên cứu Nuôi Trồng Thuỷ Sản III đã ứng dụng nuôi tảo Nannochloropsis oculata và Chaetoceros muelleri làm thức ăn cho ấu trùng điệp quạt và thu được nhiều thành công [20]. 12 Dương Thị Thành (1998), đã tiến hành phân lập loài tảo Isochrysis galbana để dùng làm thức ăn cho ấu thể trai hầu và sò huyết [18]. Nguyễn Thị Kim Liên và cộng sự (2006), đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loài tảo Isochrysis galbana, Chaetoceros calcitrans, Dunaliella tertiolecta và hỗn hợp 3 loài tảo với tỉ lệ 1:1:1 lên sự sinh trưởng, phát triển của quần thể Microsetella norvegica. Kết quả nghiên cứu cho thấy, sự phát triển có thể đạt mức tốt nhất khi cho ăn hỗn hợp các loài tảo trên [12]. Tôn Nữ Mỹ Nga (2007), đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các môi trường dinh dưỡng (môi trường F2, môi trường TT3 và môi trường TM) lên sự sinh trưởng và phát triển của tảo Chaetoceros gracilis Pantocsek 1892, kết quả nghiên cứu cho thấy, tảo có khả năng phát triển trên cả ba môi trường nghiên cứu. Trong đó, ở môi trường F2 và môi trường TT3 tảo phát triển tốt hơn môi trường TM và sự sai khác là không có ý nghĩa giữa môi trường F2 và môi trường TT3, còn khác nhau có ý nghĩa giữa môi trường F2 với môi trường TM, giữa môi trường TT3 với môi trường TM [14]. Năm 2007, Đặng Diễm Hồng và cộng sự đã nhân nuôi thành công 5 loài vi tảo biển là: Nannochloropsis oculata, Chlorella sp., Chaetoceros gracilis, Isochrysis galbana, Tetraselmis sp. sử dụng làm thức ăn cho ấu trùng Ngao. [“Tổng kết công tác nghiên cứu khoa học và công nghệ của Phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ Sinh học, năm 2007] Năm 2008, Đặng Diễm Hồng và cộng sự đã phân lập, lưu giống thành công tảo Schizochytrium, là một trong những loài vi tảo biển dị dưỡng có hàm lượng axit béo không bão hòa đa nối đôi tương đối cao trong thành phần. Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam phân lập được tảo biển dị dưỡng Schizochytrium sp. [6]. Nguyễn Thanh Mai và cộng sự (2009), đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của tảo Chaetoceros calcitrans ở các môi trường dinh dưỡng và mật độ nuôi cấy ban đầu khác nhau. Kết quả nghiên cứu 13 cho thấy loài tảo này có khả năng phát triển trên cả 3 môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên, tảo sinh trưởng, phát triển mạnh nhất trên môi trường F2. Trong điều kiện nuôi trồng là môi trường F2 và ở mật độ ban đầu là 6x10 6 tb/ml thì tảo sinh trưởng, phát triển nhanh nhất và đạt mật độ tế bào cực đại lớn nhất và thời gian đạt cực đại sớm nhất. Đồng thời nghiên cứu này còn nghiên cứu ảnh hưởng của loài tảo này lên sự sinh trưởng của ấu trùng tôm he chân trắng [13]. Bùi Bá Trung và cộng sự (2009), đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ ban đầu và tỉ lệ thu hoạch lên sinh trưởng vi tảo Nannochloropsis oculata, nuôi trong hệ thống ống dẫn trong suốt nước chảy liên tục, kết quả nghiên cứu đã lựa chọn được mật độ nuôi ban đầu phù hợp là 8x10 6 tb/ml, với mật độ nuôi là 8x106 tb/ml thì tảo sinh trưởng đạt mật độ cực đại là 61,07 triệu tb/ml lớn hơn rất nhiều so với khi nuôi ở cùng mật độ ban đầu trong hệ thống bể composit hay túi nilon. Còn tỉ lệ thu hoạch là 10% thì sự sinh trưởng của quần thể tảo là ít bị ảnh hưởng nhất [22]. Đặng Diễm Hồng và cộng sự (2010), đã thành công trong việc lựa chọn môi trường tối ưu để nuôi trồng vi tảo lục Haemotococcus pluvialis giàu Astaxanthin. Đây là thành công đầu tiên về nhân nuôi tảo Haemotococcus tại nước ta ở qui mô phòng thí nghiệm, đã lựa chọn được môi trường tối ưu để nhân nuôi tảo [7]. Cái Ngọc Bảo Anh (2010), nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ phân bón, sục khí CO2 bổ sung, chế dộ dinh dưỡng lên sự sinh trưởng của 3 loài tảo: Nannochloropsis oculata, Isochrysis galbana, Tetraselmis chuii. Với nghiên cứu này, tác giả đã khẳng định môi trường F2 Guillard đảm bảo cho sự sinh trưởng của ba loài tảo N. oculata, I. galbana và T. chuii trong điều kiện nuôi ngoài trời ở Việt Nam và có thể thay thế nitơ dưới dạng nitrat bằng dạng amôn. Tuy nhiên, nồng độ nitơ thích hợp nhất cho hai loài tảo I. galbana và T. chuii được điều chỉnh lần lượt là 0,44 mM (bằng ½ nồng độ nitơ trong môi trường f/2) và 1,32 14 mM (cao hơn 1,5 lần so với môi trường F2). Trong điều kiện sục khí có bổ sung CO2, quần thể của cả ba loài tảo N. oculata, I. galbana và T. chui đều đạt đến đầu pha cân bằng sớm hơn 1 ngày và mật độ tế bào lần lượt cao gấp 2,0; 2,2 và 2,5 lần so với điều kiện sục khí bình thường. Cũng với công trình này tác giả đã nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của ba loài tảo này trong điều kiện chất dinh dưỡng là phân bón công nghiệp thay thế cho muối nitrat tinh khiết, kết quả cho thấy việc thay thế muối nitrat tinh khiết bằng phân bón công nghiệp không ảnh hưởng gì đến sự sinh trưởng, phát triển và giá trị dinh dưỡng của tảo. Điều này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn vì vừa giảm được chi phí sản xuất lại có thể giúp giải quyết chất thải trong công nghiệp góp phần bảo vệ môi trường [1]. Ngô thị Hoài Thu và cộng sự (2010), đã nghiên cứu về khă năng chống chịu với điều kiện nuôi bất lợi của 2 chủng vi tảo biển Nannochloropsis oculata phân lập từ vùng biển Việt Nam và Singapo [19]. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong 2 chủng tảo thì chủng tảo Việt Nam có khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi của môi trường tốt hơn chủng tảo của Singapo. Kết quả nghiên cứu còn cho thấy tảo có khoảng chịu đựng về độ muối, nhiệt độ và pH tương đối lớn nên trong thực tiễn, tùy thuộc vào từng địa phương mà có thể áp dụng ở điều kiện nhân nuôi như thế nào để đảm bảo cho tảo sinh trưởng tốt nhất mà giảm được chi phí sản xuất là thấp nhất. Le Thi phuong Hoa và cộng sự (2010), đã nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của tảo Isochrysis galbana H5 trên 3 môi trường dinh dưỡng khác nhau là môi trường F2, môi trường ASW và môi trường ESM. Trong ba môi trường nghiên cứu thì tảo có khả năng sinh trưởng trên cả môi trường nhưng tảo sinh trưởng và phát triển tốt nhất trên môi trường F2 [26]. Nguyễn Quốc Thể, Nguyễn Văn Trai (2011), đã nghiên cứu ảnh hưởng của ba loài tảo Isochrysis galbana, Nannochloropsis oculata và Chaetoceros calcitrans lên tỷ lệ sống của ấu trùng sò huyết (Anadara granosa) giai đoạn trôi 15 nổi ở các nghiệm thức khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi sử dụng ba loại tảo này kết hợp với nhau ở tỉ lệ 1:1:1 thì ấu trùng sò huyết đạt tỉ lệ sống sót cao nhất sau 19 ngày [19]. Hiện nay, tại nhiều cơ sở sản xuất giống trong nuôi trồng thủy sản, đã tiến hành nhân nuôi tảo làm nguồn thức ăn cho ấu trùng của nhiều loài thủy sản như Viện nuôi trồng thủy sản I, Viện nuôi trồng thủy sản II, và nhiều các phân viện, nhiều cơ sở tư nhân cũng tiến hành nhân nuôi tảo làm thức ăn cho ấu trùng thủy sản bởi vì với nhiều loài ấu trùng thủy sản thì tảo là nguồn thức ăn không thể thiếu. 1.2. Tình hình nghiên cứu về thành phần axit béo của tảo Isochrysis galbana Tảo Isochrysis galbana có nhiều chủng và thành phần axit béo của các chủng có sự sai khác nhau nhiều [37]. Ngoài việc thành phần axit béo của tảo thay đổi nhiều theo các giai đoạn phát triển của tảo nó còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện nuôi trồng, vào chế độ dinh dưỡng (đặc biệt là phụ thuộc vào chế độ nitơ trong môi trường nuôi cấy. Nếu như hàm lượng nitơ cao thì hàm lượng axit béo trong tảo giảm đi cả về số lượng lẫn chất lượng) [24]. C. J. Zhu và cộng sự (1997), đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và giai đoạn sinh trưởng lên sự tích lũy axit béo, thành phần và hàm lượng các axit béo của các lớp lipit. Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ là 150C và 300C, và ở các thời điểm thu hoạch là pha tăng theo hàm mũ (pha logarit) và pha cân bằng. Trong nghiên cứu này cũng cho thấy ở nhiệt độ 15 0C và thu hoạch ở giai đoạn logarit thì hàm lượng protein cao hơn ở nhiệt độ 300C, còn hàm lượng hydrocacbonat lại cao hơn ở pha cân bằng và nhiệt độ 150C. Tuy nhiên, hàm lượng lipit ở nhiệt độ 150C lại thấp hơn ở 300C, photpholipit hầu như không đổi ở hai nhiệt độ trên, nhưng giảm nhẹ theo thời điểm thu hoạch (ở pha cân bằng thấp hơn ở pha logarit), còn glycolipit lại cao hơn khi nhiệt độ cao và thu hoạch ở pha logarit, nhưng hàm lượng các axit béo không bão hòa lại tỉ lệ nghịch với nhiệt độ (khi nhiệt độ tăng thì hàm lượng các axít béo không bão hòa lại giảm và ngược lại) [37]. 16 J. P. Fidalgo và cộng sự (1998), đã nghiên cứu ảnh hưởng của dạng nitơ (nitrat, nitrit, ure), hàm lượng nitơ và giai đoạn tăng trưởng lên sự tích lũy và thành phần lipit, axit béo của tảo Isochrysis galbana. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng axit béo đạt cao nhất trong pha cân bằng và nitơ ở dạng ure còn ở các giai đoạn sau và các dạng nitơ là nitrat hay nitrit thì hàm lượng, thành phần axit béo giảm đi đáng kể. Trong nghiên cứu này, các tác giả phân tích được thành phần axit béo của lipit trong đó C14:0 (9,8–19,9%), C16:0 (12,2–18,8%), C16:1n – 7 (12,4–25,8%), C18:4n - 3 (7,1–15,4%), C20:5n – 3 (12,8–27,7%) và C22:6n - 3 (5,1–14,1%) còn C20:0 và C18:3n – 4 không xác định được hàm lượng. Có sự sai khác như vậy là các tác giả phân tích thành phần, hàm lượng lipit ở các thời điểm thu hoạch và chế độ dinh dưỡng khác nhau. Cũng trong nghiên cứu này, các kết quả phân tích cho thấy thành phần, hàm lượng các axit béo nuôi ở dạng nitơ là nitrat hoặc nitrit là gần như nhau còn chúng sai khác lớn với dạng nitơ nuôi trồng là ure [24] . Năm 2000, S. Sanchez và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của 5 môi trường dinh dưỡng khác nhau lên thành phần sinh hóa của Isochrysis galbana Parke (môi trường Guillard, Ukeles, Ben-Amotz, S-88, Algal-1) kết quả cho thấy trong 5 môi trường nhân nuôi thì môi trường Ukeles tảo có hàm lượng axit béo không bão hòa là cao nhất (đạt 46,9%), tiếp đến là môi trường Ben-Amotz (đạt 43%) và thành phần, hàm lượng các axit béo thay đổi đáng kể trong các môi trường nghiên cứu [35]. C. P. Liu và L. P. Lin (2001), đã tiến hành phân tích lipit và thành phần axit béo của 8 loài vi tảo biển bao gồm Pavlova lutheri CCMP1325, Pavlova salina, Isochrysis galbana TK1, Isochrysis galbana TK2, Isochrysis sp. CCMP1324, Isochrysis sp. CCMP463, Nannochloropsis oculata, và Chlorella minutissima ở điều kiện nuôi dưỡng pH: 8, nhiệt độ: 25 0C, môi trường: F2, độ măn: 32‰. Kết quả phân tích cho thấy không có sự sai khác về thành phần axit béo giữa hai loài Isochrysis galbana TK1, Isochrysis galbana TK2, và sự sai 17 khác về hàm lượng axit béo cũng không đáng kể. Ở Isochrysis galbana TK1, hàm lượng axit béo không bão hòa (chiếm 71,5%), còn ở Isochrysis galbana TK2 (chiếm 70,6%) nhưng chúng có sự sai khác đáng kể về hàm lượng của từng axit (ví dụ axit 18:1n-9 ở Isochrysis galbana TK1 chỉ chiếm 15,1% nhưng ở Isochrysis galbana TK2 lại chiếm 28,1% gần gấp đôi) [31]. V. Patil và cộng sự (2007), đã tiến hành phân tích thành phần axit béo của 12 loài vi tảo sử dụng làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản, trong đó có Isochrysis galbana, kết quả phân tích xác định được 78,3% các axit béo trong đó axit béo bão hòa chiếm 20,4%; còn axit béo không bão hòa chiếm 57,9% [33]. Le Thi Phương Hoa và cộng sự (2010), đã tiến hành nghiên cứu và phân tích thành phần axit béo của Isochrysis galbana H5 kết quả phân tích xác định được các axit béo chiếm 74,87% trong đó axit béo không bão hòa chiếm 38,91% còn axit béo bão hòa chiếm 35,96% [26]. Như vậy, qua các kết quả nghiên cứu trên cho thấy: thành phần và hàm lượng các axit béo thay đổi và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi trồng và môi trường dinh dưỡng. 1.3. Vị trí phân loại, cấu tạo hình thái của tảo Isochrysis galbana 1.3.1 Vị trí phân loại Theo Christensen (1990) thì Isochrysis galbana Parke thuộc nghành Haptophyta, lớp Prymnesiophyceae, bộ Isochrysidales, họ: Isochrysidaceaea, chi: Isochrysis [theo 4]. 1.3.2. Về hình thái và một số đặc điểm sinh học Quan sát dưới kính hiển vi quang học ở độ phóng đại 400 lần, tế bào Isochrysis galbana có đặc điểm như sau: Isochrysis galbana là vi tảo biển đơn bào, cơ thể có kích thước nhỏ bé khoảng 4 - 5m. Tế bào có dạng hình elip, có màu nâu vàng, tế bào có khả năng chuyển động. 18 Tế bào có 2 roi (2 roi có kích thước gần bằng nhau), tế bào không có thành tế bào mà chỉ có màng tế bào bao quanh, nên tế bào rất dễ vỡ khi áp suất thẩm thấu thay đổi [27]. Hình 1.1. Hình thái của tảo Isochrysis galbana 1.3.3. Về giá trị dinh dưỡng Hiện nay Isochrysis galbana được sử dụng rộng rãi trong các trang trại nuôi động vật hai mảnh vỏ, bởi loài tảo này có kích thước nhỏ, không độc hại, dễ được tiêu hóa không những thế hàm lượng chất dinh dưỡng trong tảo là tương đối cao, đặc biệt là hàm lượng lipit. Tế bào tảo chứa tới 17,07% trọng lượng khô là lipit, trong đó hàm lượng axit béo không no có thể chiếm tới 60% tổng lượng axit béo. Tuy nhiên thành phần, hàm lượng các chất trong tế bào thay đổi theo điều kiện nuôi cấy như chế độ dinh dưỡng, độ mặn, ánh sáng, nhiệt độ [24], [28], [31]. Theo [10] thành phần sinh hóa các chất trong tế bào tảo Isochrysis galbana như sau: Bảng 1.1. Thành phần sinh hóa của tảo Isochrysis galbana Thành phần Protein Cacbonhydrat Lipit Chlorophylla Hàm lượng chất khô (%) 29,0 12,9 23,0 0,98 19 Trọng lượng khô 30,5 1.4. Ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sự sinh trưởng và phát triển của tảo Isochrysis galbana Sự sinh trưởng của tảo Isochrysis galbana phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nhau như: Ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn, chế độ dinh dưỡng, chế độ sục khí. + Ánh sáng Ánh sáng là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng lên sự sinh trưởng và phát triển của các loài tảo nói chung nhất là các loài tảo quang tự dưỡng (tổng hợp chất hữu cơ từ nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời). Ở những loài tảo quang tự dưỡng thì nếu không có ánh sáng thì chúng không thể sinh trưởng, phát triển được và rất nhanh sau đó chúng sẽ chết. Ánh sáng ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của tảo thông qua cường độ ánh sáng, phổ ánh sáng và thời gian chiếu sáng. L. A. Hobson và cộng sự, khi tiến hành nghiên cứu về ảnh hưởng của sự kết hợp giữa thời gian chiếu sáng (18:6; 12:12; 6:18) và nhiệt độ (20 oC, 25oC) lên quá trình quang hợp, hô hấp tối và sự bài tiết của tảo Isochrysis galbana Parke đã xác định được ở điều kiện chiếu sáng là 12:12 và 18:6 ở 20 0C thì khả năng quang hợp, hô hấp tối và sự bài tiết của tảo là đạt cực đại, còn ở điều kiện chiếu sáng 18:6 và ở 25oC thì quá trình trên giảm [27]. + Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố quan trọng chi phối sự phân bố và sự biến động về thành phần loài theo mùa trong năm. Ở mỗi loài tảo khác nhau thì thích ứng với mỗi khoảng nhiệt độ khác nhau. Hầu hết các loài vi tảo có thể sống trong khoảng nhiệt độ từ 16 ÷ 30 oC. Nếu nhiệt độ thấp hơn 16oC sẽ làm tảo phát triển chậm, trong khi nhiệt độ cao hơn 35oC có thể gây chết một số loài. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển hầu hết các loài tảo là 20 ÷ 24oC, nhiệt độ này thay đổi theo thành phần loài, môi trường nuôi [11]. 20 Theo S. M. Renaud và cộng sự [34] mỗi một loài tảo thích ứng với khoảng nhiệt độ khác nhau và được chia thành 4 nhóm sau: Nhóm rộng nhiệt: gồm các loài tảo thích ứng với khoảng nhiệt độ từ 10oC đến 30oC như: Tetraselmis suecia, Tetraselmis chuii, Dunaliella tertiolecta, Nannochloris atomus, Chaetoceros calcitrans. Nhóm nhiệt đới và cận nhiệt đới: gồm những loài tảo phát triển tốt ở nhiệt độ từ 15oC đến 30oC như: Isochrysis sp., Chaetoceros gracilis và Pavlova salina. Nhóm các loài chỉ phát triển tốt nhất ở khoảng nhiệt độ từ 10 oC đến 25oC ngừng phát triển ở 30oC như: Pavlova lutheri. Nhóm các loài tảo chỉ phát triển tốt ở nhiệt độ 10 oC đến 20oC như: Thalassiosira pseudonana, Skeletonema costatum và Chrodomonas salina. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự sinh trưởng và phát triển của các loài tảo là rất cần thiết. Xác định được khoảng nhiệt độ phù hợp cho các loài để từ đó lựa chọn được các loài tảo nuôi phù hợp với từng điều kiện cụ thể. Theo D. Kaplan và cộng sự (1985), thì nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo Isochrysis galbana là 27oC, nhiệt độ vượt quá 32oC và hạ xuống thấp hơn 19oC thì sự sinh trưởng và phát triển của tảo chậm hơn rất nhiều [29]. + Độ mặn Đối với các loài vi tảo thì độ mặn có ảnh hưởng rất lớn đến vùng phân bố, đến khả năng sinh trưởng, phát triển của tảo. Các loài tảo có khả năng sinh trưởng và phát triển ở độ mặn từ 14 - 40‰. Tuy nhiên, theo S. M. Renaud khoảng độ mặn thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo là từ 20 24‰ [34]. Đối với từng loài tảo thì chúng có khoảng chịu đựng về độ mặn khác nhau. D. Kaplan và cộng sự (1985), đã nghiên cứu về sự sinh trưởng, phát triển của Isochrysis galbana ở ba độ mặn khác nhau là 25‰, 30‰, 35‰ đã xác định được độ mặn tối ưu cho tảo phát triển là 30‰ [29].