TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Tập 75A, Số 6, (2012), 67-73 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG, ĐỘ MẶN LÊN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA ISOCHRYSIS GALBANA PARKER VÀ THÀNH PHẦN, HÀM LƯỢNG AXIT BÉO CỦA NÓ Lê Thị Hương, Võ Hành Đại học Vinh Tóm tắt. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng của Isochrysis galbana Parker 1949 và phân tích, xác định thành phần, hàm lượng các axít béo của tảo cho thấy, trong ba môi trường nhân nuôi: môi trường F2, môi trường Walner và môi trường TT3 thì môi trường F2 tảo I. galbana phát triển tốt nhất. Ở 3 độ mặn nghiên cứu (25, 30 và 35 ) thì tảo phát triển tốt nhất ở độ mặn 30, tuy nhiên nếu nuôi tảo ở quy mô sản xuất đại trà thì theo chúng tôi, nên tiến hành nuôi ở độ mặn 25. Về thành phần và hàm lượng axit béo, hàm lượng lipit tổng số chiếm 6.71% trọng lượng tươi và có 10 axit béo đã được xác định chiếm 75,06% tổng hàm lượng axit béo, trong đó axít béo bão hòa chiếm 30,75% còn axít béo chưa bão hòa 44,31%. 1. Mở đầu Isochrysis galbana Parker là loài tảo đơn bào, có kích thước từ 4 5 m thuộc ngành Haptophyta. Hiện nay, I. galbana đang được sử dụng rộng rãi để làm thức ăn cho ấu trùng nuôi thủy sản do nó không độc, sinh trưởng nhanh, tế bào có kích thước nhỏ phù hợp cho sự tiêu hóa. Mặt khác, tế bào tảo có hàm lượng các axit béo không bão hòa đa nối đôi (PUFAs) cao [1]. Tuy nhiên, sự sinh trưởng, hàm lượng và thành phần các axit béo của tảo ở các giai đoạn phát triển có sự khác nhau đáng kể [2], và có thể thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện nuôi trồng như: chế độ dinh dưỡng, nhiệt độ, độ mặn, độ ph, photoperiod, cường độ ánh sáng và chất lượng ánh sáng [3], [4]. Ở Việt Nam, hiện chỉ có một số ít công trình nghiên cứu về Isochyris [5], [7]. Trong số các nhân tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển, đến thành phần và hàm lượng các axit béo của tảo thì môi trường dinh dưỡng, độ mặn là hai nhân tố quan trọng nhất. Vì vậy, việc nghiên cứu để lựa chọn môi trường nuôi và độ mặn phù hợp cho I. galbana là điều rất cần thiết. Bài báo nhằm giới thiệu kết quả nghiên cứu bước đầu của chúng tôi về vấn đề này. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng và địa điểm nghiên cứu Tảo Isochrysis galbana được Phòng công nghệ tảo của Viện Công nghệ sinh học 67
68 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam cung cấp. Các thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Thực vật, phòng Nuôi cấy mô tế bào, phòng Sinh lí thực vật Khoa Sinh học, Trường Đại học Vinh. 2.2. Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm Nguồn nước được lấy ở biển (tại Cửa Hội). Nước biển sau khi mang về được lọc qua bông. Sau đó được khử trùng trong nồi hấp ở nhiệt độ 115 o C trong thời gian 20 phút. Các dụng cụ như cốc đốt, pipet, xiranh, bông gòn, dây sục khí, môi trường nuôi (trừ vitamin) đều được khử trùng bằng nồi hấp trùng trong thời gian 20 phút, nhiệt độ 115 o C. 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng và độ mặn lên sự sinh trưởng của tảo I.galbana - Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng: Đánh giá sự sinh trưởng của tảo I. galbana trong 3 môi trường khác nhau: môi trường F2, môi trường Walner và môi trường TT3, mỗi công thức lặp lại 3 lần. Điều kiện nuôi: mật độ tế bào nuôi: 3.5 x10 6 (tb/ml), độ mặn 30, nhiệt độ phòng, chế độ sáng/ tối: 10/12 h, cường độ ánh sáng: 3000lux, chế độ sục khí: 24/24h. - Ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng của tảo: Thí nghiệm được tiến hành ở 3 độ mặn: 25, 30 và 35, mỗi công thức lặp lại 3 lần. Điều kiện thí nghiệm: môi trường dinh dưỡng: môi trường F2, mật độ nuôi 3.5 x 10 6 (tb/ml), nhiệt độ: theo nhiệt độ phòng, chế độ sáng/ tối: 10/12h, cường độ ánh sáng: 3000lux; chế độ sục khí: 24/24 h. 2.4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp xác định mật độ tế bào của tảo Thu và đếm tế bào: Ở mỗi bình tảo nhân nuôi lấy 3 mẫu phụ (tổng cộng có 9 mẫu phụ cho mỗi công thức). Cứ sau một ngày tiến hành lấy mẫu và đếm mật độ tế bào. Lượng mẫu tảo được lấy là 10ml/ lần. Mật độ tế bào tảo được xác định bằng buồng đếm hồng cầu Goriarev và bằng phương pháp so màu quang phổ. - Phương pháp xác định hàm lượng lipit tổng số: Theo phương pháp của Bligh và Dyer (1959). - Thành phần axít béo được xác định bằng phương pháp Sắc kí khí (GC), thực hiện tại Viện Hóa học các Hợp chất Thiên nhiên Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam theo tiêu chuẩn ISO/FDIS 5590:1998 của Cộng hòa Liên Bang Đức với sự giúp đỡ của TS. Đoàn Lan Phương.
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận LÊ THỊ HƯƠNG, VÕ HÀNH 69 3.1. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lên sự sinh trưởng của I. galbana Hiện nay trên thế giới có nhiều môi trường dinh dưỡng được sử dụng để nuôi trồng tảo. Tuy nhiên, việc lựa chọn môi trường nuôi tối ưu nhằm đạt được sinh khối cao, chất lượng tốt và giá thành rẻ nhất là vấn đề mà mọi người đều hướng tới. Sự sinh trưởng của I.galbana trong 3 môi trường được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1. Ảnh hưởng của các môi trường dinh dưỡng lên sự sinh trưởng của tảo I. galbana Ngày Môi trường Môi trường F2 Môi trường Walner Môi trường TT3 Mật độ (x 10 6 tb/ml) 0 3,50 3,50 3,50 1 6,05 5,45 4,05 2 10,25 8,75 6,15 3 15,45 14,45 9,25 4 19,75 17,65 12,25 5 25,00 23,75 17,5 6 20,35 20,00 11,85 7 14,00 13,75 7,25 8 6,75 4,85 3,45 9 2,50 1,95 1,00 Trung bình 12,36 11,41 7,63 Từ bảng 1 cho thấy, trong 3 môi trường đã được sử dụng thì môi trường F2 và môi trường Walner là tốt nhất đối với tảo I. galbana. Tối ưu là môi trường F2, mật độ tảo đạt cực đại sau 5 ngày nuôi trồng là 25 triệu tb/ml. Môi trường TT3 tảo phát triển kém nhất. Điều đáng lưu ý là ở cả 3 môi trường trên, tảo đều đạt giá trị cực đại sau 5 ngày nuôi trồng, từ ngày thứ 6 trở đi, tảo tàn lụi dần. Do vậy, để thu được sinh khối nhiều nhất thì nên tiến hành nhân nuôi tảo ở môi trường F2 và thu hoạch chúng sau 5 ngày nuôi trồng. 3.2. Ảnh hưởng của độ mặn lên sự sinh trưởng và phát triển của I. galbana Mật độ tế bào của I. galbana nuôi cấy ở các nồng độ muối khác nhau sau 9 ngày nuôi cấy được thể hiện ở bảng 2.
70 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng Ngày Bảng 2. Sự sinh trưởng của I. galbana ở các độ mặn khác nhau Độ mặn 25 30 35 Mật độ (x 10 6 tb/ml) 0 3,50 3,50 3,50 1 5,15 5,75 4,75 2 8,78 9,56 7,25 3 14,98 15,28 11,76 4 18,25 18,88 15,98 5 22,00 23,85 19,55 6 18,75 19,35 15,45 7 10,55 12,00 10,15 8 5,75 6,15 4,75 9 2,00 1,95 1,45 Trung bình 10,97 11,63 9,46 Kết quả ở bảng 2 cho thấy, tảo I. galbana có khả năng sinh trưởng ở cả 3 độ mặn là 25, 30 và 35. Sự sinh trưởng của chúng ít biến động ở khoảng độ mặn trên. Tuy nhiên, tảo phát triển tối ưu ở độ mặn 30, ở độ mặn này tảo cho mật độ nuôi lớn nhất sau 5 ngày nuôi cấy, đạt 23,85 triệu tb/ml (trung bình đạt 11,63 triệu tb/ml). Ở độ mặn 25, sự sinh trưởng của tảo cũng đạt mật độ cực đại sau 5 ngày nuôi cấy (22,00 triệu tb/ml, trung bình là 10,97 triệu tb/ml). Đây là một đặc điểm rất thuận lợi khi nuôi cấy đại trà, vì ở độ mặn này tương đương độ mặn của nước biển vào mùa hè, do đó tiết kiệm được lượng muối cần bổ sung vào môi trường, không những thế nó còn giảm được sự ăn mòn hệ thống nuôi so với ở các nồng độ muối cao hơn. Với độ mặn 35 mức độ sinh trưởng của tảo chậm nhất, mật độ cực đại đạt 19,55 triệu tb/ml, trung bình là 9,46 triệu tế bào/ml. Như vậy, mặc dù độ mặn 30 là điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng của I. galbana nhưng theo chúng tôi, nếu nuôi trồng đại trà ở quy mô lớn thì nên nuôi ở độ mặn 25 vì như vậy sẽ tiết kiệm được chi phí sản xuất mà mức độ sinh trưởng của tảo vẫn cao. 3.3. Thành phần, hàm lượng lipit và axit béo của I. galbana Sau khi lựa chọn được các điều kiện nuôi cấy tối ưu (môi trường F2, độ mặn 30 ), chúng tôi đã tiến hành nuôi trồng tảo ở điều kiện tối ưu và phân tích thành phần và hàm lượng các axit béo của tảo trong điều kiện đó. Kết quả phân tích được trình bày ở bảng 3.
LÊ THỊ HƯƠNG, VÕ HÀNH 71 Bảng 3. Kết quả phân tích thành phần và hàm lượng axit béo của I. galbana STT Axit béo Tên khoa học Tên thường Hàm lượng % 1 14:0 Tetradecanoic acid Myristic acid 16,73 2 16:0 Hexandecanoic acid Palmitic acid 8,71 3 16:1n-7 9-Hexadecenoic acid Palmitoleic acid 10,04 4 18:1n-9 Cis 9 Octadecenoic acid Oleic acid 6,19 5 18:2n-6-t 9,12 - Octadecadienoic acid Linoleic acid 11,98 6 18:2n-6-c 9,12 - Octadecadienoic acid Linoleic acid 2,41 7 18:3n-6 6,9,12 - Octadecatrienoic acid Linolelic acid 11,43 8 19:0 Nonadecanoic acid 5,30 9 22:4n-6 7,10,13,16 - Docosatetraenoic acid 1,07 10 20:1n-9 11 - Eicosenoic acid 1,19 Các loại khác chưa xác dịnh được 24,95 Tổng axit béo bão hòa 30,74 Tổng axit béo không bão hòa 44,31 Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng lipit tổng số của chủng I. galbana chiếm 6,71% trọng lượng tươi. Thành phần axit béo của I. galbana tương đối đơn giản, chỉ chứa 10 loại axit béo khác nhau. Các axit béo có mạch cabon từ 14C đến 22C, trong số đó thì các axit có số C là 14C, 16C, 18C là những axit béo nhiều nhất với hàm lượng tương ứng lần lượt là 16,73%; 18,75% và 32,01%. Nếu so sánh với kết quả phân tích của Ching Piao và Liang Ping Lin [8] thì kết quả này khác nhiều cả về thành phần và hàm lượng của các axit béo. Theo chúng tôi nguyên nhân là do các thí nghiệm được tiến hành ở chế độ dinh dưỡng khác nhau và điều kiện môi trường nuôi trồng cũng khác nhau. Điều này hoàn toàn phù hợp với các thông báo trước về ảnh hưởng của chế độ dinh dưỡng, nhiệt độ, độ mặn, độ ph, photoperiod, ánh sáng cường độ và chất lượng ánh sáng lên sự tích lũy, hàm lượng, thành phần các axit béo của tế bào tảo [7]. Trong thành phần axit béo thì hàm lượng axit béo không bão hòa chiếm hàm lượng tương đối lớn, chiếm trên 40% tổng axit béo. Kết quả này cũng phù hợp với một số nghiên cứu trước đây về giá trị dinh dưỡng của I. galbana [7], [8]. Với hàm lượng axit béo không bão hòa cao như vậy cho thấy tảo I. galbana có giá trị dinh dưỡng cao và là nguồn thức ăn tốt cho ấu trùng hai mảnh vỏ.
72 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng 4. Kết luận sau: Từ các kết quả thu được ở trên bước đầu chúng tôi rút ra một số kết luận như + Trong ba môi trường nhân nuôi là môi trường F2, môi trường Walner và môi trường TT3 thì tảo I.galbana phát triển mạnh nhẩt trên môi trường F2. + Ở 3 độ mặn tiến hành nghiên cứu thì tảo phát triển mạnh nhất ở độ mặn 30, tuy nhiên nếu nuôi tảo ở quy mô sản xuất đại trà thì nên tiến hành nuôi tảo ở độ mặn 25. + Kết quả phân tích thành phần, hàm lượng axit béo cho thấy đã xác định được 10 axit béo chiếm 75,06%. Trong đó axít béo bão hòa chiếm 30,75% và axít béo không bão hòa chiếm 44,31%. TÀI LIỆU THAM THẢO [1]. Jeffrey S.W., M. R. Brown and J. K. Volkman, Haptophyte as feedstocks in mariculture, In J.C. Green and B.S.C. Leadbeater (eds.), The Haptophyte Algae, Clarendon Press, Oxford, (1994), 287-302. [2]. Emdadi, D. and B. Berland, Variation in lipid class composition during batch growth of Nannochloropsis salina and Pavlova lutheri, Mar. Chem, 26: (1989), 215-225. [3]. Yongmanitchai W. and O. P. Ward, Omega-3 fatty acids: alternative sources of production, Process Biochem, 24: (1989), 117-125. [4]. Roessler P. G., Environmental control of glycerolipid metabolism in microalgae: commercial implications and future research directions, J. Phycol, 26: (1990), 393-399. [5]. Ngô Thị Hoài thu, Đặng Diễm Hồng, Đặng Đình Kim, Hội Nghị Khoa học Toàn quốc về Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Lần thứ 3, Nxb. Nông Nghiệp, (2009), 365 369. [6]. Le Thi Phương Hoa, Nguyen Thi Hoai Ha, Pham Thi Bich Dao, Luu Thi Thuy Giang, Lương Thanh Hao, Biological properties and the nutrition value of an Isochrysis strain as a live food for geo-duck larvae, J. Sc. Tech., 48(2A): (2010), 683 688. [7]. Đặng Đình Kim, Giáo trình kỉ thuật nhân giống và nuôi sinh khối sinh vật phù du, Nxb. Nông nghiệp, Hà Nội, 2002. [8]. Ching-Piao Liu and Liang-Ping Lin, Ultrastructural study and lipid formation of Isochrysis sp. CCMP1324, Bot. Bull. Acad. Sin., 42: (2001), 207-214.
LÊ THỊ HƯƠNG, VÕ HÀNH 73 EFFECT OF NUTRITION MEDIUM AND SALINITY ON THE GROWTH OF Isochrysis galbana Parker AND COMPOSITION, CONTENT OF FATTY ACID Số Các bon Le Thi Huong, Vo Hanh Vinh University Abstract. The effect of nutrition medium and salinity on the growth of Isochrysis galbana Parker 1949 was studied and the composition and content of fatty acid of algae were analysed and determined. The results show that: in the three different media: F2 medium, Walner medium and TT3 medium, I. galbana grew best in the F2 medium. Among the three different concentrations of salinity that were studied (25, 30 and 35 ), I. galbana grew best in 30 concentration. However, in our opinion, if the algae are mass-produced, the 25 concentration of should be adopted. With regards to the composition and content of fatty acids, the total fatty acids of I. galbana account for 6,71% of fresh weight and 10 fatty acids have been identified, accounting for 75,06% of total fatty acids, in which 30,75% is saturated fatty acids and 44,31% is polyunsaturated fatty acids. Tên thường Axit béo bão hòa Phụ lục. Axit béo trong sinh học chung Tên khoa học Ký hiệu 12 Lauris acid Dodecanoic acid 12:0 CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 14 Myristic acid Tetradecanoic acid 14:0 CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 16 Palmitic acid Hexadecanoic acid 16:0 CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 18 Steratic acid Octadecanoic acid 18:0 CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 20 Arachilic acid Eicosanoic acid 20:0 CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 22 Behenic acid Docosanoic acid 22:0 CH 3 (CH 2 ) 20 COOH 24 Lignoceric acid Tetracosanoic acid 24:0 CH 3 (CH 2 ) 22 COOH Axit béo chưa bão hòa Cấu trúc 16 Palmitoleic acid 9-Hexadecanoic acid 16:1 CH 3 (CH 2 ) 5 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH 18 Oleic acid 9-Octadecanoic acid 18:1 CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH 18 Linoleic acid 9,12-Octadecanoic acid 18 ap-linoleic acid 9,12,15- Octadecatrienoic acid 18 Gm-linnoleic acid 20 Arachidonic acid 6,9,12- Octadecatrienoic acid 8,5,11,14- Eicosatetraenoic acid 18:2 CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 2 (CH 2 ) 6 COOH 18:3 CH 3 (CH 2 ) 3 (CH=CHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 6 COOH 18:3 CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 5 COOH 20:4 CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 4 (CH 2 ) 2 COOH 24 Nervonic acid 15-Tetracosenoic acid 24:1 CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 15 COOH
74 Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng, độ mặn lên sự sinh trưởng