Xem mẫu
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NITƠ KHÁC NHAU LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
TẢO CHAETOCEROS GRACILIS PANTOCSEK 1892 (SCHÜTT)
EFFECTS OF DIFFERENT NITROGEN CONCENTRATIONS ON THE GROWTH OF ALGAE
POPULATION Chaetoceros gracilis Pantocsek 1892 (Schütt)
Tôn Nữ Mỹ Nga
Khoa Nuôi trồng Thủy sản - Trường Đại học Nha Trang
Tóm tắt
Việc xác định hàm lượng nitơ tối ưu là rất cần thiết cho việc ương nuôi sinh khối tảo Chaetoceros
gracilis.
Thí nghiệm 20 ngày được thực hiện với 6 lô ở các hàm lượng nitơ bổ sung 2,41 mg/l; 7,41 mg/l;
12,41 mg/l ; 17,41 mg/l; 22,41 mg/l và 27,41 mg/l với 3 lần lặp lại. Tổng số bình thí nghiệm là 18.
Điều kiện thí nghiệm: môi trường dinh dưỡng là f2 (không có nitơ), độ mặn 15 ppt, mật độ tảo ban
đầu là 10 vạn tb/ml, cường độ ánh sáng 3300 lux, nhiệt độ 27oC, thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày, sục
khí liên tục 24/24 giờ.
Kết quả cho thấy khi hàm lượng nitơ bổ sung tăng từ 2,41 mg/l đến 17,41 mg/l thì mật độ tảo
cũng tăng lên và đạt cao nhất ở lô bổ sung 17,41 mg/l nitơ nhưng sau đó lại giảm ở lô bổ sung 22,41
và 27,41 mg/l nitơ, Mật độ cực đại và mật độ trung bình khác nhau không có ý nghĩa giữa 4 lô thí
nghiệm có hàm lượng nitơ bổ sung 12,41; 17,41; 22,41; 27,41 mg/l (p > 0,05) nhưng khác nhau có ý
nghĩa giữa 4 lô trên với 2 lô có hàm lượng nitơ bổ sung 7,41 và 2,41 mg/l (p < 0,05). Vậy, hàm lượng
nitơ bổ sung thích hợp và tiết kiệm đối với sự phát triển của tảo C. gracilis là từ 12,41 đến 17,41 mg/l.
Abstract
Identifying the optimum nitrogen concentration is very necessary for biomass culture of algae
Chaetoceros gracilis.
20-day experiment was carried out with 6 treatments at supplemented nitrogen concentrations
2.41 mg/l, 7.41 mg/l, 12.41 mg/l, 17.41 mg/l, 22.41 mg/l and 27.41 mg/l with 3 replicates. The total
number of experiment conical flasks was 18.
Experiment conditions: medium f2 (without nitrogen), salinity 15 ppt, initial density 100
thousands cells/ml, light intensity 3300 lux, temperature 27oC, light duration 12 hours/day, continuous
aeration 24/24.
The results showed that when supplemented nitrogen concentration increased from 2.41 mg/l to
17.41 mg/l, algae densities also increased and reached to the higest densities at 17.41 mg nitrogen/l
but decreased at the treatments with 22.41 and 27.41 mg/l of supplemented nitrogen. The difference
in maximum and mean densities between 4 treatments of 12.41, 17.41, 22.41, 27.41 mg/l were
insignificant statistically (p > 0.05) but significant statistically (p < 0,05) compared with those of the
others (7.41 and 2.41 mg/l ones). So, suitable and economic supplemented nitrogen concentrations for
C. gracilis’s growth were from 12.41 to 17.41 mg/l.
I. MỞ ĐẦU
Sau cacbon, nitơ là nguyên tố dinh dưỡng
cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp và phát
triển của tảo. Hàm lượng nitơ của tảo có thể
quan trọng nhất đóng góp đến việc sản xuất
sinh khối tảo. Nitơ là thành phần cần thiết của
dao động từ 1% đến hơn 10% và nó không chỉ
khác nhau giữa các loài (ví dụ: thấp ở các loài
tất cả các protein chức năng và protein cấu
tảo silic) mà còn thay đổi trong nội bộ một loài,
trúc trong các tế bào tảo [6], tham gia cấu tạo
nên các loại vitamin như B1, B2, B6, BP… rất
tùy vào nguồn cấp và hàm lượng có sẵn trong
nguồn nước nuôi tảo [4].
9
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Trong công nghệ sinh học tảo, để đạt
o
Sanyo của Nhật, ở nhiệt độ 120 C, áp suất 1,5
được sản lượng cao trong nuôi sinh khối, cần
phải đảm bảo cung cấp đầy đủ chất dinh
at trong thời gian 15 phút.
2.2.2. Vệ sinh các dụng cụ nuôi
dưỡng quan trọng này. Hiện nay, người ta
nuôi tảo C. gracilis cũng chỉ mới dựa trên hàm
Các dụng cụ như cốc đốt, pipet, xi ranh,
bông gòn, môi trường nuôi (trừ vitamine), dây
lượng nitơ có trong các môi trường dinh
sục khí đều được vô trùng bằng nồi thanh
dưỡng đã được lập công thức sẵn dùng chung
cho nhiều loài tảo khác nhau. Vì vậy, việc xác
trùng ở nhiệt độ 120 C; áp suất 1,5 at trong
thời gian 15 phút.
2.3. Bố trí thí nghiệm
định hàm lượng nitơ tối ưu cho sự phát triển
của quần thể tảo này là cần thiết.
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu và địa điểm
nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Loài tảo Chaetoceros gracilis Pantocsek
1892 (Schütt) nhập từ Úc do Viện Nghiên cứu
Nuôi trồng Thuỷ sản III cung cấp.
2.2.2. Địa điểm nghiên cứu
- Viện Công nghệ Sinh học và Môi
trường, Trường Đại học Nha Trang (thí
nghiệm về hàm lượng nitơ).
- Phân viện Khoa học Vật liệu Nha Trang
(phân tích hàm lượng nitơ, phôtpho, silic trong
nước biển tự nhiên).
2.2. Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm
2.2.1. Nguồn nước
Nguồn nước biển được lấy ở vùng biển
Hòn Đỏ (vịnh Nha Trang) khi thủy triều cao
nhất. Nước biển sau khi qua bể lắng, được lọc
bằng túi siêu lọc 5 µm và 1 µm và được xử lý
chlorin 20 - 25 ppm trước khi sử dụng cho các
thí nghiệm. Nước biển sau khi xử lý chlorine
+
có độ mặn 30 ppt, có hàm lượng NO3 và NH4
là 2,8 và 0,7 ppm, tương ứng với hàm lượng
3-
nitơ là 0,63 và 0,54 ppm; hàm lượng PO4 là
1,8 ppm, tương ứng với hàm lượng phôtpho là
0,59 ppm; hàm lượng silic là 3,51 ppm.
Nước sử dụng cho lưu giữ giống và thí
nghiệm: sau khi xử lý bằng chlorin được cho
vào bình thủy tinh hình tam giác có dung tích
1000 ml mỗi bình. Sau đó, bình được đậy kín
bằng nút, phủ kín bằng giấy nhôm và đưa vào
vô trùng bằng nồi thanh trùng (autoclave), hiệu
10
o
Sáu lô thí nghiệm được thực hiện ở các
hàm lượng nitơ bổ sung: 2,41 mg/l; 7,41 mg/l;
12,41 mg/l (hàm lượng chuẩn của môi trường
f2); 17,41 mg/l; 22,41 mg/l và 27,41 mg/l. Thí
nghiệm được lặp lại 3 lần. Tổng số bình thí
nghiệm là 18.
Điều kiện nuôi:
Môi trường nuôi: f2
Độ mặn: 15 ppt
Mật độ ban đầu: 10 vạn tb/ml
Cường độ ánh sáng: 3300 lux
o
Nhiệt độ: 27 C
Thời gian chiếu sáng: 12 giờ/ngày
Sục khí liên tục 24/24 giờ
2.4. Phương pháp xác định các chỉ tiêu
2.4.1. Xác định mật độ tế bào
- Mẫu tảo được lấy 1 lần trong ngày vào
lúc 8 giờ sáng.
- Lượng mẫu tảo được lấy là 4 ml/lần.
- Mật độ tế bào được xác định bằng 2
phương pháp:
+ Buồng đếm hồng cầu hiệu Thoma
2
của Nhật có diện tích 1 mm , độ sâu 0,1 mm.
+ Độ hấp phụ ánh sáng của dung dịch
tảo được xác định trên máy quang phổ tử
ngoại khả kiến (Spectrophotometer) DR/4000
U hiệu Hach, model ocma–310 của Nhật.
2.4.2. Đo kích thước tế bào
Tảo được đo bằng kính hiển vi có gắn trắc
vi thị kính của Nhật hiệu Olympus BX 41, Serial
2K07583, dưới vật kính 100, thị kính 12. Mẫu
tảo đo tế bào là mẫu tảo tươi, có màu sắc tốt.
Số lượng tế bào được đo: 30 tế bào/bình 1000
ml. Đo trục cao và đường kính của tế bào tảo.
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Công thức tính thể tích tế bào tảo: Tế bào
tảo Chaetoceros gracilis có dạng hình trụ, đáy
Trong đó, V : thể tích
B : diện tích đáy
R : bán kính
tròn nên công tính theo công thức sau:
V=Bxh
h : trục cao
B=πxR
2
Bán kính (R)
Trục cao (h)
2.4.3. Đo pH
pH của dung dịch tảo được đo bằng máy
đo pH 744, hiệu Metrohm, của Nhật với độ
chính xác 0,01. Đo mỗi ngày một lần vào lúc 8
giờ sáng.
2.4.4. Đo độ mặn
Độ mặn của nước biển nuôi tảo được
kiểm tra trước khi bố trí thí nghiệm bằng khúc
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Nhìn chung, nitơ chiếm khoảng 7 - 10%
khối lượng khô tế bào, là một thành phần cần
thiết của tất cả các protein chức năng và
protein cấu trúc trong các tế bào tảo [6], là
chất dinh dưỡng quan trọng nhất sau cacbon
đối với việc sản xuất sinh khối. Trong công
xạ kế (refractometer) của Nhật.
nghệ sinh học tảo, để có thể đạt được sản
lượng cao, cần cung cấp đầy đủ chất dinh
2.5. Xử lý số liệu
dưỡng này, mà trước hết cần hiểu rõ nhu cầu
Các thông số (giá trị trung bình, độ lệch
chuẩn) được tính toán bằng chương trình
EXCEL 2000 (hàm AVERAGE, hàm STDEV).
Các giá trị mật độ cực đại, mật độ trung bình,
của tảo đối với chúng.
Thí nghiệm về hàm lượng nitơ bổ sung
được thực hiện ở độ mặn 15ppt, tương ứng
với lượng nitơ sẵn có trong nước biển từ
-
+
bằng phần mềm SPSS (ANOVA một yếu tố, so
nguồn NO3 và NH4 là 0,32 và 0,27 mg/l. Kết
quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 1, bảng
sánh LSD).
2, bảng 3 và hình 1.
kích thước tế bào được kiểm định thống kê
Bảng 1. Khoảng biến thiên của pH trong thí nghiệm
Hàm lượng nitơ
bổ sung (mg/l)
pH
2,41
7,41
12,41
17,41
22,41
27,41
7,52- 9,44
7,49- 9,46
7,62- 9,44
7,60- 9,48
7,62- 9,5
7,59- 9,56
Nhìn chung, giá trị pH có xu hướng tăng dần khi hàm lượng nitơ bổ sung tăng dần nhưng không
khác nhau nhiều giữa các lô thí nghiệm. pH có khi vượt cao hơn 9 vào những ngày đạt mật độ cực
đại nhưng không ảnh hưởng xấu đến tảo.
11
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Bảng 2. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung lên kích thước tế bào C. gracilis
Kích thước
N bổ sung
Chiều cao (µm)
Đường kính (µm)
3
Thể tích (µm )
2,41 mg/l
5,71 ± 0,23
a
7,31 ± 0,21
a
250,59 ± 24,38
a
7,41mg/l
5,79 ± 0,36
a
7,47 ± 0,19
a
259,86 ± 12,91
a
12,41 mg/l
5,47 ± 0,6
7,23 ± 0,13
a
229,48 ± 32,81
a
17,41 mg/l
5,58 ± 0,42
a
7,37 ± 0,15
a
242,34 ± 27,3
22,41 mg/l
5,61 ± 0,49
a
7,53 ± 0,27
a
260,68 ± 49,73
a
27,41 mg/l
5,36 ± 0,13
a
7,56 ± 0,24
a
243,66 ± 11,25
a
a
a
+ Số liệu trình bày ở bảng 2 là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD). Chữ cái viết kèm bên trên minh hoạ
cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p > 0,05).
Bảng 2 cho thấy khi hàm lượng nitơ bổ
sung thay đổi, kích thước tế bào tảo C. gracilis
biệt là pha cân bằng kéo dài rất lâu. Điều này
có thay đổi. Tuy nhiên, kết quả kiểm định
cũng trùng hợp với nhận xét của Hu (2004) [6]:
khi hàm lượng nitơ xuống thấp hơn giá trị
thống kê cho thấy sự khác nhau không có ý
nghĩa giữa các lô thí nghiệm (p > 0,05). Điều
ngưỡng, sự quang tổng hợp vẫn tiếp tục, mặc
dù với tốc độ thấp.
này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rằng
Hoàng Thị Bích Mai (1995) [3] ở tảo silic
Skeletonema costatum và Chaetoceros sp.,
trong điều kiện đầy đủ nitơ, tế bào có khả
năng sản xuất chất dự trữ nitơ nhưng khi sống
của Hà Lê Thị Lộc (2000) [2] ở tảo Tetraselmis
sp., của Nguyễn Thị Hương (2001) [1] đối với
trong điều kiện thiếu nitơ thì dòng cacbon
được cố định trong quá trình quang hợp sẽ
tảo C. calcitrans.
Hình 1 và bảng 3 cho thấy rằng mặc dù ở
chuyển hướng từ con đường tổng hợp protein
sang con đường tổng hợp lipid hay
mức nitơ bổ sung rất thấp 2,41 và 7,41 mg/l
carbohydrate [6], [9]. Chính vì vậy mà khi hàm
nhưng quá trình quang hợp vẫn xảy ra, tảo
vẫn phát triển (cho dù là với mật độ thấp), đặc
lượng nitơ rất thấp, tảo vẫn phát triển được
(với mật độ thấp).
600
MËt ®é tÕ bµo
(x v¹n tb/ml)
500
400
300
200
100
0
1
2
2 ,4 1 m g /l
1 7 ,4 1 m g /l
3
4
5
6
7
7 ,4 1 m g /l
2 2 ,4 1 m g /l
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 2 ,4 1 m g /l
2 7 ,4 1 m g /l
T h ê i g ia n ( n g µ y )
Hình 1. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung
khác nhau lên sự phát triển của tảo Chaetoceros gracilis
12
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung khác nhau
lên sự phát triển của tảo Chaetoceros gracilis
Ng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
TB
Hàm lượng Nitơ bổ sung
2,41 (mg/l)
7,41 (mg/l)
12,41 (mg/l)
10,00 ± 0,00
10,00 ± 0,00
10,00 ± 0,00
23,45 ± 1,48
17,11 ± 1,71
17,49 ± 1,80
74,79 ± 2,57
66,53 ± 2,57
64,93 ± 6,98
108,62 ± 4,23 147,24 ± 17,26 131,52 ± 14,78
111,81 ± 9,42 191,19 ± 33,88 180,27 ± 36,01
112,88 ± 6,41 205,31± 28,60 204,51 ± 40,41
111,28 ± 9,86 205,31 ± 31,92 232,48 ± 43,42
115,01 ± 10,57 219,96 ± 18,95 279,09 ± 32,05
118,21 ± 13,65 224,22 ± 24,76 297,73 ± 38,84
128,33 ± 10,40 236,74 ± 21,24 321,71 ± 44,06
133,39 ± 13,65 248,46 ± 18,43 352,34 ± 50,78
133,79 ± 13,60 250,99 ± 13,78 365,66 ± 43,16
134,19 ± 13,58 253,52 ± 9,33 378,98 ± 37,49
136,59 ± 14,80 255,65 ± 12,07 393,09 ± 29,60
128,86 ± 13,19 254,32 ± 9,67 393,09 ± 30,37
158,16 ± 14,14 282,02 ± 7,87 412,80 ± 28,60
c
b
167,75 ± 9,08
288,5 ± 4,10
433,31 ± 21,62
a
158,96 ± 9,22
284,15 ± 3,78 443,97 ± 30,26
149,37 ± 13,20
269,77 ± 3,03
433,58 ± 29,62
c
116,60 ± 8,61
b
205,82 ± 13,04
281,40 ± 21,5
a
17,41 (mg/l)
22,41 (mg/l)
27,41 (mg/l)
10,00 ± 0,00
18,42 ± 3,92
62,27 ± 8,30
142,98 ± 38,23
207,97 ± 61,87
250,32 ± 65,99
258,58 ± 54,08
298,80 ± 42,80
319,04 ± 34,96
348,08 ± 13,19
383,24 ± 22,61
392,29 ± 27,20
401,35 ± 33,36
428,25 ± 11,27
428,79 ± 12,44
448,76 ± 19,81
466,34 ± 11,64
a
476,64 ± 4,10
465,54 ± 14,41
10,00 ± 0,00
25,69 ± 4,03
86,78 ± 19,18
155,23 ± 24,11
200,51 ± 36,10
221,02 ± 49,80
230,08 ± 59,52
271,36 ± 86,55
290,81 ± 95,60
316,65 ± 96,83
351,27 ± 112,04
368,32 ± 108,81
385,37 ± 105,60
402,68 ± 106,40
410,67 ± 111,87
431,72 ± 101,77
451,69 ±101,95
a
473,53±106,70
469,01 ±103,26
460,75 ± 98,47
a
300,66 ± 75,56
10,00 ± 0,00
20,10 ± 1,48
78,25 ± 8,46
142,98 ± 24,46
201,31 ± 46,37
222,35 ± 38,54
226,08 ± 35,58
256,45 ± 19,64
263,37 ± 15,04
288,15 ± 20,30
310,52 ± 23,56
324,37 ± 29,24
338,22 ± 36,10
354,74 ± 48,03
354,74 ± 54,53
376,84 ± 51,24
396,29 ± 64,46
418,93 ± 62,37
a
421,06 ± 57,61
414,93 ± 61,95
a
270,98 ± 19,35
305,66 ± 22,89
a
4
+ Số liệu trình bày ở bảng 3 là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) (vạn tb/ml hoặc x 10 tb/ml). Chữ cái
viết kèm bên trên minh hoạ cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p < 0,05).
Ở lô tảo có hàm lượng nitơ bổ sung thấp
cực đại và mật độ trung bình (288,15 ± 4,10
2,41 mg/l, tảo có màu vàng úa. Đây cũng là
vạn tb/ml và 205,82 ± 13,04 vạn tb/ml; 443,97
phản ứng đặc trưng đối với sự hạn chế nitơ do tế
bào tảo bị giảm về hàm lượng chlorophyll và
± 30,26 vạn tb/ml và 281,40 ± 21,5 tb/ml;
476,64 ± 4,1 tb/ml và 305,66 ± 22,89 vạn
carotenoid [4].
Kết quả này cũng tương tự như kết quả
tb/ml) tăng dần lên. Trong đó, lô có hàm lượng
nitơ bổ sung 17,41 mg/l có mật độ cực đại và
nghiên cứu của La Roche và ctv (1993) [7] đối
với tảo silic Phaeodactylum tricornutum Bohlin
mật độ trung bình cao nhất. Tuy nhiên, ở các
lô có hàm lượng nitơ cao hơn (22,41mg/l và
được nuôi trong môi trường nước biển nhân
27,41 mg/l) thì mật độ cực đại và mật độ trung
tạo và môi trường f2 thiếu nitơ là: đều xuất
hiện bệnh úa vàng.
bình (473,53 ± 106,70 vạn tb/ml và 300,66 ±
75,56 vạn tb/ml; 421,06 ± 57,61 vạn tb/ml và
Hình 1 và bảng 3 cũng cho thấy trong
suốt toàn bộ chu kỳ nuôi, lô có hàm lựơng nitơ
270,98 ± 19,35 vạn tb/ml) lại giảm xuống.
Như vậy, khi hàm lượng nitơ bổ sung
bổ sung thấp nhất 2,41 mg/l cũng có mật độ
cực đại và mật độ trung bình (167,75 ± 9,08
tăng trong khoảng từ 2,41 mg/l đến 17,41 mg/l
thì mật độ tảo cũng tăng lên. Hàm lượng nitơ
vạn tb/ml và 116,6 ± 8,61 vạn tb/ml) thấp nhất.
bổ sung càng cao thì mật độ tảo cũng càng
Tiếp theo là các lô có hàm lượng nitơ bổ sung
7,41 mg/l, 12,41 mg/l, 17,41 mg/l với mật độ
cao. Tuy nhiên, khi hàm lượng nitơ bổ sung
tăng lên vượt hơn 17,41 mg/l, tức ở mức
13
nguon tai.lieu . vn
VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG NITƠ KHÁC NHAU LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA
TẢO CHAETOCEROS GRACILIS PANTOCSEK 1892 (SCHÜTT)
EFFECTS OF DIFFERENT NITROGEN CONCENTRATIONS ON THE GROWTH OF ALGAE
POPULATION Chaetoceros gracilis Pantocsek 1892 (Schütt)
Tôn Nữ Mỹ Nga
Khoa Nuôi trồng Thủy sản - Trường Đại học Nha Trang
Tóm tắt
Việc xác định hàm lượng nitơ tối ưu là rất cần thiết cho việc ương nuôi sinh khối tảo Chaetoceros
gracilis.
Thí nghiệm 20 ngày được thực hiện với 6 lô ở các hàm lượng nitơ bổ sung 2,41 mg/l; 7,41 mg/l;
12,41 mg/l ; 17,41 mg/l; 22,41 mg/l và 27,41 mg/l với 3 lần lặp lại. Tổng số bình thí nghiệm là 18.
Điều kiện thí nghiệm: môi trường dinh dưỡng là f2 (không có nitơ), độ mặn 15 ppt, mật độ tảo ban
đầu là 10 vạn tb/ml, cường độ ánh sáng 3300 lux, nhiệt độ 27oC, thời gian chiếu sáng 12 giờ/ngày, sục
khí liên tục 24/24 giờ.
Kết quả cho thấy khi hàm lượng nitơ bổ sung tăng từ 2,41 mg/l đến 17,41 mg/l thì mật độ tảo
cũng tăng lên và đạt cao nhất ở lô bổ sung 17,41 mg/l nitơ nhưng sau đó lại giảm ở lô bổ sung 22,41
và 27,41 mg/l nitơ, Mật độ cực đại và mật độ trung bình khác nhau không có ý nghĩa giữa 4 lô thí
nghiệm có hàm lượng nitơ bổ sung 12,41; 17,41; 22,41; 27,41 mg/l (p > 0,05) nhưng khác nhau có ý
nghĩa giữa 4 lô trên với 2 lô có hàm lượng nitơ bổ sung 7,41 và 2,41 mg/l (p < 0,05). Vậy, hàm lượng
nitơ bổ sung thích hợp và tiết kiệm đối với sự phát triển của tảo C. gracilis là từ 12,41 đến 17,41 mg/l.
Abstract
Identifying the optimum nitrogen concentration is very necessary for biomass culture of algae
Chaetoceros gracilis.
20-day experiment was carried out with 6 treatments at supplemented nitrogen concentrations
2.41 mg/l, 7.41 mg/l, 12.41 mg/l, 17.41 mg/l, 22.41 mg/l and 27.41 mg/l with 3 replicates. The total
number of experiment conical flasks was 18.
Experiment conditions: medium f2 (without nitrogen), salinity 15 ppt, initial density 100
thousands cells/ml, light intensity 3300 lux, temperature 27oC, light duration 12 hours/day, continuous
aeration 24/24.
The results showed that when supplemented nitrogen concentration increased from 2.41 mg/l to
17.41 mg/l, algae densities also increased and reached to the higest densities at 17.41 mg nitrogen/l
but decreased at the treatments with 22.41 and 27.41 mg/l of supplemented nitrogen. The difference
in maximum and mean densities between 4 treatments of 12.41, 17.41, 22.41, 27.41 mg/l were
insignificant statistically (p > 0.05) but significant statistically (p < 0,05) compared with those of the
others (7.41 and 2.41 mg/l ones). So, suitable and economic supplemented nitrogen concentrations for
C. gracilis’s growth were from 12.41 to 17.41 mg/l.
I. MỞ ĐẦU
Sau cacbon, nitơ là nguyên tố dinh dưỡng
cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp và phát
triển của tảo. Hàm lượng nitơ của tảo có thể
quan trọng nhất đóng góp đến việc sản xuất
sinh khối tảo. Nitơ là thành phần cần thiết của
dao động từ 1% đến hơn 10% và nó không chỉ
khác nhau giữa các loài (ví dụ: thấp ở các loài
tất cả các protein chức năng và protein cấu
tảo silic) mà còn thay đổi trong nội bộ một loài,
trúc trong các tế bào tảo [6], tham gia cấu tạo
nên các loại vitamin như B1, B2, B6, BP… rất
tùy vào nguồn cấp và hàm lượng có sẵn trong
nguồn nước nuôi tảo [4].
9
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Trong công nghệ sinh học tảo, để đạt
o
Sanyo của Nhật, ở nhiệt độ 120 C, áp suất 1,5
được sản lượng cao trong nuôi sinh khối, cần
phải đảm bảo cung cấp đầy đủ chất dinh
at trong thời gian 15 phút.
2.2.2. Vệ sinh các dụng cụ nuôi
dưỡng quan trọng này. Hiện nay, người ta
nuôi tảo C. gracilis cũng chỉ mới dựa trên hàm
Các dụng cụ như cốc đốt, pipet, xi ranh,
bông gòn, môi trường nuôi (trừ vitamine), dây
lượng nitơ có trong các môi trường dinh
sục khí đều được vô trùng bằng nồi thanh
dưỡng đã được lập công thức sẵn dùng chung
cho nhiều loài tảo khác nhau. Vì vậy, việc xác
trùng ở nhiệt độ 120 C; áp suất 1,5 at trong
thời gian 15 phút.
2.3. Bố trí thí nghiệm
định hàm lượng nitơ tối ưu cho sự phát triển
của quần thể tảo này là cần thiết.
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu và địa điểm
nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Loài tảo Chaetoceros gracilis Pantocsek
1892 (Schütt) nhập từ Úc do Viện Nghiên cứu
Nuôi trồng Thuỷ sản III cung cấp.
2.2.2. Địa điểm nghiên cứu
- Viện Công nghệ Sinh học và Môi
trường, Trường Đại học Nha Trang (thí
nghiệm về hàm lượng nitơ).
- Phân viện Khoa học Vật liệu Nha Trang
(phân tích hàm lượng nitơ, phôtpho, silic trong
nước biển tự nhiên).
2.2. Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm
2.2.1. Nguồn nước
Nguồn nước biển được lấy ở vùng biển
Hòn Đỏ (vịnh Nha Trang) khi thủy triều cao
nhất. Nước biển sau khi qua bể lắng, được lọc
bằng túi siêu lọc 5 µm và 1 µm và được xử lý
chlorin 20 - 25 ppm trước khi sử dụng cho các
thí nghiệm. Nước biển sau khi xử lý chlorine
+
có độ mặn 30 ppt, có hàm lượng NO3 và NH4
là 2,8 và 0,7 ppm, tương ứng với hàm lượng
3-
nitơ là 0,63 và 0,54 ppm; hàm lượng PO4 là
1,8 ppm, tương ứng với hàm lượng phôtpho là
0,59 ppm; hàm lượng silic là 3,51 ppm.
Nước sử dụng cho lưu giữ giống và thí
nghiệm: sau khi xử lý bằng chlorin được cho
vào bình thủy tinh hình tam giác có dung tích
1000 ml mỗi bình. Sau đó, bình được đậy kín
bằng nút, phủ kín bằng giấy nhôm và đưa vào
vô trùng bằng nồi thanh trùng (autoclave), hiệu
10
o
Sáu lô thí nghiệm được thực hiện ở các
hàm lượng nitơ bổ sung: 2,41 mg/l; 7,41 mg/l;
12,41 mg/l (hàm lượng chuẩn của môi trường
f2); 17,41 mg/l; 22,41 mg/l và 27,41 mg/l. Thí
nghiệm được lặp lại 3 lần. Tổng số bình thí
nghiệm là 18.
Điều kiện nuôi:
Môi trường nuôi: f2
Độ mặn: 15 ppt
Mật độ ban đầu: 10 vạn tb/ml
Cường độ ánh sáng: 3300 lux
o
Nhiệt độ: 27 C
Thời gian chiếu sáng: 12 giờ/ngày
Sục khí liên tục 24/24 giờ
2.4. Phương pháp xác định các chỉ tiêu
2.4.1. Xác định mật độ tế bào
- Mẫu tảo được lấy 1 lần trong ngày vào
lúc 8 giờ sáng.
- Lượng mẫu tảo được lấy là 4 ml/lần.
- Mật độ tế bào được xác định bằng 2
phương pháp:
+ Buồng đếm hồng cầu hiệu Thoma
2
của Nhật có diện tích 1 mm , độ sâu 0,1 mm.
+ Độ hấp phụ ánh sáng của dung dịch
tảo được xác định trên máy quang phổ tử
ngoại khả kiến (Spectrophotometer) DR/4000
U hiệu Hach, model ocma–310 của Nhật.
2.4.2. Đo kích thước tế bào
Tảo được đo bằng kính hiển vi có gắn trắc
vi thị kính của Nhật hiệu Olympus BX 41, Serial
2K07583, dưới vật kính 100, thị kính 12. Mẫu
tảo đo tế bào là mẫu tảo tươi, có màu sắc tốt.
Số lượng tế bào được đo: 30 tế bào/bình 1000
ml. Đo trục cao và đường kính của tế bào tảo.
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Công thức tính thể tích tế bào tảo: Tế bào
tảo Chaetoceros gracilis có dạng hình trụ, đáy
Trong đó, V : thể tích
B : diện tích đáy
R : bán kính
tròn nên công tính theo công thức sau:
V=Bxh
h : trục cao
B=πxR
2
Bán kính (R)
Trục cao (h)
2.4.3. Đo pH
pH của dung dịch tảo được đo bằng máy
đo pH 744, hiệu Metrohm, của Nhật với độ
chính xác 0,01. Đo mỗi ngày một lần vào lúc 8
giờ sáng.
2.4.4. Đo độ mặn
Độ mặn của nước biển nuôi tảo được
kiểm tra trước khi bố trí thí nghiệm bằng khúc
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Nhìn chung, nitơ chiếm khoảng 7 - 10%
khối lượng khô tế bào, là một thành phần cần
thiết của tất cả các protein chức năng và
protein cấu trúc trong các tế bào tảo [6], là
chất dinh dưỡng quan trọng nhất sau cacbon
đối với việc sản xuất sinh khối. Trong công
xạ kế (refractometer) của Nhật.
nghệ sinh học tảo, để có thể đạt được sản
lượng cao, cần cung cấp đầy đủ chất dinh
2.5. Xử lý số liệu
dưỡng này, mà trước hết cần hiểu rõ nhu cầu
Các thông số (giá trị trung bình, độ lệch
chuẩn) được tính toán bằng chương trình
EXCEL 2000 (hàm AVERAGE, hàm STDEV).
Các giá trị mật độ cực đại, mật độ trung bình,
của tảo đối với chúng.
Thí nghiệm về hàm lượng nitơ bổ sung
được thực hiện ở độ mặn 15ppt, tương ứng
với lượng nitơ sẵn có trong nước biển từ
-
+
bằng phần mềm SPSS (ANOVA một yếu tố, so
nguồn NO3 và NH4 là 0,32 và 0,27 mg/l. Kết
quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 1, bảng
sánh LSD).
2, bảng 3 và hình 1.
kích thước tế bào được kiểm định thống kê
Bảng 1. Khoảng biến thiên của pH trong thí nghiệm
Hàm lượng nitơ
bổ sung (mg/l)
pH
2,41
7,41
12,41
17,41
22,41
27,41
7,52- 9,44
7,49- 9,46
7,62- 9,44
7,60- 9,48
7,62- 9,5
7,59- 9,56
Nhìn chung, giá trị pH có xu hướng tăng dần khi hàm lượng nitơ bổ sung tăng dần nhưng không
khác nhau nhiều giữa các lô thí nghiệm. pH có khi vượt cao hơn 9 vào những ngày đạt mật độ cực
đại nhưng không ảnh hưởng xấu đến tảo.
11
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Bảng 2. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung lên kích thước tế bào C. gracilis
Kích thước
N bổ sung
Chiều cao (µm)
Đường kính (µm)
3
Thể tích (µm )
2,41 mg/l
5,71 ± 0,23
a
7,31 ± 0,21
a
250,59 ± 24,38
a
7,41mg/l
5,79 ± 0,36
a
7,47 ± 0,19
a
259,86 ± 12,91
a
12,41 mg/l
5,47 ± 0,6
7,23 ± 0,13
a
229,48 ± 32,81
a
17,41 mg/l
5,58 ± 0,42
a
7,37 ± 0,15
a
242,34 ± 27,3
22,41 mg/l
5,61 ± 0,49
a
7,53 ± 0,27
a
260,68 ± 49,73
a
27,41 mg/l
5,36 ± 0,13
a
7,56 ± 0,24
a
243,66 ± 11,25
a
a
a
+ Số liệu trình bày ở bảng 2 là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD). Chữ cái viết kèm bên trên minh hoạ
cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p > 0,05).
Bảng 2 cho thấy khi hàm lượng nitơ bổ
sung thay đổi, kích thước tế bào tảo C. gracilis
biệt là pha cân bằng kéo dài rất lâu. Điều này
có thay đổi. Tuy nhiên, kết quả kiểm định
cũng trùng hợp với nhận xét của Hu (2004) [6]:
khi hàm lượng nitơ xuống thấp hơn giá trị
thống kê cho thấy sự khác nhau không có ý
nghĩa giữa các lô thí nghiệm (p > 0,05). Điều
ngưỡng, sự quang tổng hợp vẫn tiếp tục, mặc
dù với tốc độ thấp.
này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rằng
Hoàng Thị Bích Mai (1995) [3] ở tảo silic
Skeletonema costatum và Chaetoceros sp.,
trong điều kiện đầy đủ nitơ, tế bào có khả
năng sản xuất chất dự trữ nitơ nhưng khi sống
của Hà Lê Thị Lộc (2000) [2] ở tảo Tetraselmis
sp., của Nguyễn Thị Hương (2001) [1] đối với
trong điều kiện thiếu nitơ thì dòng cacbon
được cố định trong quá trình quang hợp sẽ
tảo C. calcitrans.
Hình 1 và bảng 3 cho thấy rằng mặc dù ở
chuyển hướng từ con đường tổng hợp protein
sang con đường tổng hợp lipid hay
mức nitơ bổ sung rất thấp 2,41 và 7,41 mg/l
carbohydrate [6], [9]. Chính vì vậy mà khi hàm
nhưng quá trình quang hợp vẫn xảy ra, tảo
vẫn phát triển (cho dù là với mật độ thấp), đặc
lượng nitơ rất thấp, tảo vẫn phát triển được
(với mật độ thấp).
600
MËt ®é tÕ bµo
(x v¹n tb/ml)
500
400
300
200
100
0
1
2
2 ,4 1 m g /l
1 7 ,4 1 m g /l
3
4
5
6
7
7 ,4 1 m g /l
2 2 ,4 1 m g /l
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 2 ,4 1 m g /l
2 7 ,4 1 m g /l
T h ê i g ia n ( n g µ y )
Hình 1. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung
khác nhau lên sự phát triển của tảo Chaetoceros gracilis
12
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 03/2008
Bảng 3. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ bổ sung khác nhau
lên sự phát triển của tảo Chaetoceros gracilis
Ng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
TB
Hàm lượng Nitơ bổ sung
2,41 (mg/l)
7,41 (mg/l)
12,41 (mg/l)
10,00 ± 0,00
10,00 ± 0,00
10,00 ± 0,00
23,45 ± 1,48
17,11 ± 1,71
17,49 ± 1,80
74,79 ± 2,57
66,53 ± 2,57
64,93 ± 6,98
108,62 ± 4,23 147,24 ± 17,26 131,52 ± 14,78
111,81 ± 9,42 191,19 ± 33,88 180,27 ± 36,01
112,88 ± 6,41 205,31± 28,60 204,51 ± 40,41
111,28 ± 9,86 205,31 ± 31,92 232,48 ± 43,42
115,01 ± 10,57 219,96 ± 18,95 279,09 ± 32,05
118,21 ± 13,65 224,22 ± 24,76 297,73 ± 38,84
128,33 ± 10,40 236,74 ± 21,24 321,71 ± 44,06
133,39 ± 13,65 248,46 ± 18,43 352,34 ± 50,78
133,79 ± 13,60 250,99 ± 13,78 365,66 ± 43,16
134,19 ± 13,58 253,52 ± 9,33 378,98 ± 37,49
136,59 ± 14,80 255,65 ± 12,07 393,09 ± 29,60
128,86 ± 13,19 254,32 ± 9,67 393,09 ± 30,37
158,16 ± 14,14 282,02 ± 7,87 412,80 ± 28,60
c
b
167,75 ± 9,08
288,5 ± 4,10
433,31 ± 21,62
a
158,96 ± 9,22
284,15 ± 3,78 443,97 ± 30,26
149,37 ± 13,20
269,77 ± 3,03
433,58 ± 29,62
c
116,60 ± 8,61
b
205,82 ± 13,04
281,40 ± 21,5
a
17,41 (mg/l)
22,41 (mg/l)
27,41 (mg/l)
10,00 ± 0,00
18,42 ± 3,92
62,27 ± 8,30
142,98 ± 38,23
207,97 ± 61,87
250,32 ± 65,99
258,58 ± 54,08
298,80 ± 42,80
319,04 ± 34,96
348,08 ± 13,19
383,24 ± 22,61
392,29 ± 27,20
401,35 ± 33,36
428,25 ± 11,27
428,79 ± 12,44
448,76 ± 19,81
466,34 ± 11,64
a
476,64 ± 4,10
465,54 ± 14,41
10,00 ± 0,00
25,69 ± 4,03
86,78 ± 19,18
155,23 ± 24,11
200,51 ± 36,10
221,02 ± 49,80
230,08 ± 59,52
271,36 ± 86,55
290,81 ± 95,60
316,65 ± 96,83
351,27 ± 112,04
368,32 ± 108,81
385,37 ± 105,60
402,68 ± 106,40
410,67 ± 111,87
431,72 ± 101,77
451,69 ±101,95
a
473,53±106,70
469,01 ±103,26
460,75 ± 98,47
a
300,66 ± 75,56
10,00 ± 0,00
20,10 ± 1,48
78,25 ± 8,46
142,98 ± 24,46
201,31 ± 46,37
222,35 ± 38,54
226,08 ± 35,58
256,45 ± 19,64
263,37 ± 15,04
288,15 ± 20,30
310,52 ± 23,56
324,37 ± 29,24
338,22 ± 36,10
354,74 ± 48,03
354,74 ± 54,53
376,84 ± 51,24
396,29 ± 64,46
418,93 ± 62,37
a
421,06 ± 57,61
414,93 ± 61,95
a
270,98 ± 19,35
305,66 ± 22,89
a
4
+ Số liệu trình bày ở bảng 3 là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) (vạn tb/ml hoặc x 10 tb/ml). Chữ cái
viết kèm bên trên minh hoạ cho sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê (p < 0,05).
Ở lô tảo có hàm lượng nitơ bổ sung thấp
cực đại và mật độ trung bình (288,15 ± 4,10
2,41 mg/l, tảo có màu vàng úa. Đây cũng là
vạn tb/ml và 205,82 ± 13,04 vạn tb/ml; 443,97
phản ứng đặc trưng đối với sự hạn chế nitơ do tế
bào tảo bị giảm về hàm lượng chlorophyll và
± 30,26 vạn tb/ml và 281,40 ± 21,5 tb/ml;
476,64 ± 4,1 tb/ml và 305,66 ± 22,89 vạn
carotenoid [4].
Kết quả này cũng tương tự như kết quả
tb/ml) tăng dần lên. Trong đó, lô có hàm lượng
nitơ bổ sung 17,41 mg/l có mật độ cực đại và
nghiên cứu của La Roche và ctv (1993) [7] đối
với tảo silic Phaeodactylum tricornutum Bohlin
mật độ trung bình cao nhất. Tuy nhiên, ở các
lô có hàm lượng nitơ cao hơn (22,41mg/l và
được nuôi trong môi trường nước biển nhân
27,41 mg/l) thì mật độ cực đại và mật độ trung
tạo và môi trường f2 thiếu nitơ là: đều xuất
hiện bệnh úa vàng.
bình (473,53 ± 106,70 vạn tb/ml và 300,66 ±
75,56 vạn tb/ml; 421,06 ± 57,61 vạn tb/ml và
Hình 1 và bảng 3 cũng cho thấy trong
suốt toàn bộ chu kỳ nuôi, lô có hàm lựơng nitơ
270,98 ± 19,35 vạn tb/ml) lại giảm xuống.
Như vậy, khi hàm lượng nitơ bổ sung
bổ sung thấp nhất 2,41 mg/l cũng có mật độ
cực đại và mật độ trung bình (167,75 ± 9,08
tăng trong khoảng từ 2,41 mg/l đến 17,41 mg/l
thì mật độ tảo cũng tăng lên. Hàm lượng nitơ
vạn tb/ml và 116,6 ± 8,61 vạn tb/ml) thấp nhất.
bổ sung càng cao thì mật độ tảo cũng càng
Tiếp theo là các lô có hàm lượng nitơ bổ sung
7,41 mg/l, 12,41 mg/l, 17,41 mg/l với mật độ
cao. Tuy nhiên, khi hàm lượng nitơ bổ sung
tăng lên vượt hơn 17,41 mg/l, tức ở mức
13