1. Trang Chủ
  2. Ngư nghiệp
  3. Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản: Số 1/2018

Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản: Số 1/2018

Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản: Số 1/2018 với các bài viết nghiên cứu sử dụng Chitosan từ vỏ tôm làm chất điện ly cho siêu tụ điện; nghiên cứu bổ sung chế phẩm Astaxanthin có nguồn gốc từ vi khuẩn Paracoccus carotinifaciens vào thức ăn nuôi thương phẩm cá Hồi vân (Oncorhyncus mykiss); mô hình sinh năng lượng học cho cá mú chấm đen (Epinephelus Malabaricus) dự báo sinh trưởng, lượng thức ăn cá sử dụng, thành phần của mức tăng khối lượng và thể trọng chuyển hóa... Tạp chí Khoa học - Công ng

Thể loại Tài liệu miễn phí Ngư nghiệp

Số trang 64

Ngày tạo 6/18/2020 2:49:53 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 4.36 M

Tên tệp

Tải Tạp chí Khoa học – Công nghệ Thủy sản: Số 1/2018 (.pdf)

Xem mẫu

  1. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 MUÏC LUÏC THÔNG BÁO KHOA HỌC Phân tích PEPTIDE trong nọc độc của ốc nón CONUS MARMOREUS ở vùng biển Khánh 2 Hòa bằng LC MALDI-TOF MS Nguyễn Bảo, Trần Văn Khoa, Jean-Pière LECAER, Ngô Đăng Nghĩa, Bùi Trần Nữ Thanh Việt, Phan Thị Khánh Vinh Nghiên cứu sử dụng Chitosan từ vỏ tôm làm chất điện ly cho siêu tụ điện 11 Võ Xuân Đại, Phạm Anh Đạt, Nguyễn Văn Hòa Nghiên cứu ngưỡng một số yếu tố môi trường quan trọng cho ấu trùng cá mặt quỷ 17 (Synanceia verrucosa Bloch & Schneider, 1801) trong sản xuất giống nhân tạo Võ Thế Dũng, Võ Thị Dung, Dương Văn Sang Đánh giá hoạt tính ức chế Enzyme α-Glucosidase của dịch chiết từ một số loài rong biển 24 Nguyễn Thế Hân, Nguyễn Thị Kim Ngân, Nguyễn Văn Minh Nghiên cứu bổ sung chế phẩm Astaxanthin có nguồn gốc từ vi khuẩn Paracoccus 34 carotinifaciens vào thức ăn nuôi thương phẩm cá Hồi vân (Oncorhyncus mykiss) Nguyễn Quang Huy, Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Thị Diệu Phương,Nguyễn Hải Sơn Nghiên cứu chế tạo thiết bị sấy thủy sản sử dụng thanh gốm hồng ngoại kết hợp với đối lưu 41 Nguyễn Văn Phúc, Trần Đại Tiến, Lê Như Chính Mô hình sinh năng lượng học cho cá mú chấm đen (Epinephelus Malabaricus): Dự báo 47 sinh trưởng, lượng thức ăn cá sử dụng, thành phần của mức tăng khối lượng và thể trọng chuyển hóa Lê Anh Tuấn, Trương Hà Phương Ảnh hưởng của độ mặn và chế độ cho ăn lên tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm he 56 Ấn Độ Penaeus indicus Hoàng Tùng, Trương Ái Nguyên, Hồ Hải Cơ, Võ Thị Minh Thư
  2. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC PHÂN TÍCH PEPTIDE TRONG NỌC ĐỘC CỦA ỐC NÓN CONUS MARMOREUS Ở VÙNG BIỂN KHÁNH HOÀ BẰNG LC MALDI-TOF MS STUDY ON VENOM PEPTIDE DERIVED FROM CONUS MARMOREUS COLLECTED IN KHANH HOA USING LC MALDI-TOF MS Nguyễn Bảo1, Trần Văn Khoa1, Jean-Pière LECAER2, Ngô Đăng Nghĩa3, Bùi Trần Nữ Thanh Việt1, Phan Thị Khánh Vinh1 Ngày nhận bài: 30/1/2018; Ngày phản biện thông qua: 1/4/2018; Ngày duyệt đăng:27/4/2018 TÓM TẮT Độc tố ốc nón có chứa hàm lượng lớn các peptide tấn công lên các kênh ion và thụ thể thần kinh khác nhau. Độc tố của các loài Conus là nguồn dược liệu tiềm năng chưa khai thác. Sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng pha đảo RP-HPLC để phân tách độc tố của Conus marmoreus ở vịnh Nha Trang, sau đó các phân đoạn được phân tích khối lượng phân tử bằng kỹ thuật MALDI-TOF-MS. Kết quả chạy RP-HPLC cho thấy nọc độc thô có chứa nhiều peptide kị nước. Sử dụng kỹ thuật MALDI-TOF-MS đã xác định được tổng cộng 7543 dữ liệu khối lượng thô. Bên cạnh đó, quan sát được 1751 peptide trong nọc độc thô Conus marmoreus ở Vịnh Nha Trang. Trong số đó, chúng tôi xác định được khối lượng phân tử của 39 peptide trong nọc độc loài C .marmoreus ở Việt Nam so với tổng số 92 phân tử peptide của C.marmoreus đã được định danh trước đó. Từ khoá: Conus marmoreus, Peptide, Nọc độc, LC MALDI-TOF MS. ABTRACT The venom of cone snails is composed highly conopeptides that target a variety of ion channels and receptors on the nerve system. The venom of Conus genus represents unexploited resources of potential pharmaceutical compounds. The venom of Conus marmoreus collected in Nha Trang Bay was separated by reversed–phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), and fractions were analyzed using matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). The results of RP-HPLC showed that the crude venom consists mainly hydrophobic peptides. Using MALDI-TOF MS analysis of crude venom yielded a total of 7543 distinct masses. Besides, there were 1751 compounds found in crude venom of Conus marmoreus in Nha Trang Bay. Among them, we determined the molecular weights of 39 peptides of C. marmoreus venom in Vietnam compared to the total 92 peptides of C. marmoreus previously identified. Key words: Conus marmoreus, Peptide, Venom, LC MALDI-TOF MS. I. ĐẶT VẤN ĐỀ cho tới hàng ngàn peptide dược tính khác nhau Conopeptide là nhóm hợp chất peptide từ tấn công trên một phổ rộng protein xuyên màng nọc độc ốc nón Conus. Các nhà phân loại học ốc (kênh ion, thụ thể bắt cặp protein G, kênh vận ước tính có 500-700 loài Conus được chia làm 3 chuyển xuyên màng) (Olivera và Teichert 2007, nhóm chính theo chế độ ăn: cá, nhuyễn thể, giun Lewis, Dutertre và cộng sự., 2012). Các phân biển. Mỗi loài Conus có thể sản sinh ra hàng trăm tử này cung cấp nhiều công cụ nghiên cứu vô 1 Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nha Trang 2 Natural Product Chemistry Institute, National Center for Scientific Research, Gif-sur-Yvette 91198, France 3 Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang 2 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  3. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 giá để khảo sát tỉ mỉ vai trò sinh lý thần kinh mẫu dựa trên sự hỗ trợ của các chất nền (acid của các loại kênh ion chuyên biệt (McIntosh, hữu cơ yếu) và năng lượng laser. Kỹ thuật này Hasson và cộng sự., 1995, McIntosh, Santos được xem là một trong các phương pháp phân và cộng sự., 1999). Conopeptide được xem là tích khối phổ có độ phân giải tốt và cho kết quả nguồn dược liệu đầy hứa hẹn để tìm ra thuốc với độ chính xác cao. điều trị đặc hiệu các bệnh rối loạn thần kinh vì Tóm lại, HPLC kết hợp kỹ thuật khối phổ phân tử peptide nhỏ, dễ tổng hợp, và tính đặc MS là phương pháp thường được sử dụng để hiệu cao. đánh giá độ phức tạp cũng như những khác Ở vùng biển Việt Nam có khoảng 76 loài biệt về thành phần-cường độ peptide trong nọc ốc nón khác nhau, là một nguồn dược liệu độc của cùng một loài. Chính vì lý do đó, trong phong phú để khai thác trong đó có một số nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương loài ốc chưa được nghiên cứu chuyên sâu, pháp RP-HPLC kết hợp MALDI-TOF MS trên chủ yếu tập trung nhóm săn mồi giun biển đối tượng là ốn nón Conus marmoreus ở vùng và nhuyễn thể. Bên cạnh đó có nhiều loài biển Khánh Hoà. ốc nón được nhiều nhà nghiên cứu chuyên II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU sâu về nọc độc, một trong số đó phải kể đến 1. Đối tượng nghiên cứu Conus marmoreus. Việc nghiên cứu nọc độc Ốc nón Conus được khai thác từ bờ biển của Conus marmoreus ở vùng biển Khánh Kê Gà của vịnh Nha Trang (tỉnh Khánh Hòa), Hòa là cần thiết, bởi đó là cơ sở đánh giá được giữ sống trong bể nhỏ nước biển và vận tiềm năng nọc độc của loài này, cũng như chuyển về Trung tâm thí nghiệm thực hành (Đại cho những nghiên cứu ứng dụng tiếp theo. học Nha Trang). Sau khi phân loại học ốc theo Hơn nữa, thành phần và hoạt tính của các phương pháp đã ghi nhận trước đó (Röckel, conopeptide từ nọc độc ốc nón thay đổi và Korn và cộng sự., 1995), chúng tôi thu được có ảnh hưởng lớn bởi điều kiện địa lý, môi 4 mẫu ốc nón C. marmoreus (Linnaeus, 1758) trường sống và phương pháp lấy và tách (chiều dài 60 - 70 mm) trong các loài ốc nón chiết. Conus khai thác được. Ốc sau khi vệ sinh vỏ Một trong những công cụ hiệu quả để đánh bên ngoài được bảo quản đông ở -80°C trong giá mức độ phức tạp về thành phần peptide/ tủ đông sâu (Ultra-Low Temperature Freezer protein của độc tố là kết hợp kỹ thuật phân -86°C, MDF 236 Lab, Hàn Quốc). tách của sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và phân tích khối phổ (Mass spectromatry-MS). 2. Phương pháp nghiên cứu Ở đây chúng tôi phân tách độc tố trên cột C18 2.1 Phương pháp phân tích và các phân đoạn độc tố được phân tích bằng 2.1.1 Phẫu tách tuyến độc và chiết nọc độc thô kỹ thuật MALDI-TOF-MS (Rodriguez, Dutertre Mẫu ốc C. marmoreus được đập vỡ vỏ ốc và cộng sự., 2015). Phép đo khối phổ là một và thu nhận phần thịt ốc. Tiến hành phẩu tách phương pháp giúp xác định khối lượng phân phần thịt bằng kẹp và kéo nhọn để lấy tuyến tử và hóa học có trong một mẫu bằng cách đo nọc độc. Tuyến nọc độc được cắt nhỏ, nghiền tỷ lệ khối lượng trên điện tích và số lượng của trong cối sứ và chiết bằng 0,1% trifluoroacetic các ion pha khí. acid (TFA) qua 4 lần. Phần dịch chiết sau ly tâm Trong khi đó, MALDI (Matrix-assisted la- được đông khô và bảo quản đông ở nhiệt độ ser desorption/-ionization) là kỹ thuật ion hóa -80°C. Cho 7 mg bột nọc độc đông khô hòa tan TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 3
  4. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 trong 1 mL 0,1% TFA và ly tâm trong 5 phút ở RP-HPLC sấy khô được hòa tan lại trong 20 2000xg để loại bỏ phần nguyên liệu không tan. µL của 60 % acetonitrile/0,1 % trifluoroacetic Phần dịch trong thu hồi, được lọc qua màng lọc axitaxit. Lấy mỗi phân đoạn 0,5 µL trộn với 0,5 Amicon Ultra 10 kDa (Millipore), ly tâm 12,000xg µL dung dịch axit cyano-4-hydroxycinnamic trong 20 phút ở 4°C. Nồng độ protein của nọc (với nồng độ 4 mg/ml trong acetonitrile/meth- độc thô được xác định theo phương pháp Brad- anol 55:30), sau đó nhỏ nhẹ nhàng lên vị trí ford trên máy đo phổ NanoDrop 2000c (Thermo đặt mẫu của đĩa từ 96-lỗ (AB Sciex) và chờ Scientific), kết quả đối chiếu với mẫu protein mẫu khô trước khi đi phân tích. Kết quả thu huyết thanh bò chuẩn và insulin. nhận được thực hiện trên chế độ bay phản hồi 2.1.2 Phân tích và phân đoạn nọc độc C. mar- điện tích dương. moreus bằng sắc ký lỏng cao áp pha đảo 2.2 Phương pháp xử lý số liệu Phân đoạn nọc độc thô C. marmoreus Nhận dạng phổ khối MS của conopeptide được thực hiện lặp lại 3 lần chạy trên hệ thống Dữ liệu thô của phổ khối lượng (các giá sắc ký lỏng cao áp (Shimadzu LC-class 10) sử trị m/z phát hiện trong mỗi phân đoạn) được dụng cột phân tích Vydac C18 (300 Å, 5mm, 4.6 xuất ra Excel 2010 Microsoft Office, tiền xử lý mm i.d. 250 mm). Các phân tử peptide của nọc bằng công cụ "Remove duplicate masses" và độc xác định ở các bước sóng UV (220 nm, công cụ "Compare mass lists" trên trang web 254 nm, 280 nm) và rửa giải cùng một chương ConoServer (http://www.conoserver.org). Các trình gradient với pha động A (1000 mL H2O/1 phổ khối lượng chênh lệch trong khoảng 0,1 mL TFA) và pha động B (900 mL CH3CN/100 Da được loại bỏ (Kaas, Yu và cộng sự., 2012). mL H2O/1 mL TFA). Chương trình gradient Dữ liệu khối lượng phân tử được lọc tiếp để gồm 0% của pha động B trong 10 phút đầu, phát hiện các peptide có liên kết với Na+ và K+. tăng 0-100% của pha động B trong 90 phút Dữ liệu đã xử lý của nọc độc C. marmoreus với tốc độ dòng 1mL.phút-1 (Hình 1). Mỗi phân (vùng biển Khánh Hòa, Việt Nam) so sánh về đoạn thực hiện thu dung dịch pha động qua cột khối lượng phân tử với cơ sở dữ liệu chuỗi Vydac C18 và thoát ra ngoài trong thời gian 1 conopeptide đã công bố của C. marmoreus phút. Chương trình sắc ký thực hiện trong 100 trích xuất từ cơ sở dữ liệu ConoServer. phút và việc thu mẫu từng phân đoạn được III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN thực hiện cẩn thận lặp lại 3 lần. Tổng thể tích 1. Sắc ký đồ pha đảo của nọc độc thô của mỗi phân đoạn trong 3 lần thu là 3 mL, sau C. marmoreus đó mẫu được sấy ly tâm chân không (ở nhiệt Kết quả sắc ký đồ pha-đảo (viết tắt là RP- độ 25ºC bằng thiết bị SpeedVac™ Concentra- HPLC) của nọc độc thô ốc nón C. marmoreus tor) trong 12 giờ để chuẩn bị cho phân tích khối được thể hiện trong Hình 1. Chương trình phổ. gradient bắt đầu từ phút thứ 10 (với chương 2.1.3. Phân tích khối phổ các phân đoạn độc tố trình gradient 0-100% B trong 90 phút) thể hiện phẩu tách theo phương pháp MALDI-TOF-MS bằng đường nét đứt trên sắc ký đồ. Các sắc Các phân đoạn nọc độc C.marmoreus ký đồ được chồng lên nhau theo thời gian ở được phân tích bằng máy phân tích khối phổ các bước sóng UV khác nhau đặc trưng cho 4800 MALDI TOF/TOF™ (AB Sciex, Pháp). một đặc điểm thành phần của peptide, lần lượt như ở bước sóng 220 nm (xanh) đặc trưng các Thiết bị được trang bị một laser Nd: YAG hoạt liên kết peptide (-CH-NH-); bước sóng 254 nm động ở bước sóng 355 nm. Mỗi phân đoạn (màu xanh lá mạ) hấp thụ mạnh đặc trưng cho 4 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  5. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 tyrosine; bước sóng 280 nm (màu đỏ) hấp thụ về thành phần phân bố ưa nước-kỵ nước của mạnh đặc trưng cho tryptophane. Từ phút 70 hỗn hợp peptide nọc độc, hàm lượng tương trở đi không thể hiện trong Hình 1 vì không còn đối giữa các thành phần peptide nọc độc theo phân tử peptide nào hấp thụ thêm, tuy nhiên thời gian lưu trên cột pha đảo (ở bước sóng tổng thể sắc ký đồ (tương ứng 90 phút) được 220 nm) cũng như thành phần peptide có khả thể hiện trong Hình 2. Kết quả sắc ký đồ đa năng hiện diện tyrosine, tryptophane bên trong bước sóng UV cung cấp một số thông tin sơ bộ Hình 1. Sắc ký đồ pha-đảo (RP-HPLC) của nọc độc thô ốc nón C. marmoreus qua cột Vydac C18 (300 Å, 5mm, 4.6 mm i.d. 250 mm) với tốc độ dòng 1mL.phút-1. chuỗi peptide (theo thời gian lưu), cụ thể như sinh ra độc tố khác nhau, thậm chí trên cùng các phân tử có thời gian lưu ở phút 27 và 50. một cá thể ốc nón sản sinh ra độc tố không Với nọc độc thô C.marmoreus thì thành giống nhau vào thời điểm khác nhau đã được phần conopeptide đa phần tập trung vào vùng làm rõ trên nọc độc thu nhận từ cá thể sống kị nước từ phút 35 trở đi, so với nọc độc của Conus purpurascens (Rodriguez, Dutertre và ốc nón Conus bandanus được công bố trước cộng sự., 2015). đó (Nguyen, Caer và cộng sự., 2014). Kết quả 2. Phân tích MALDI-TOF-MS của các phân conopeptide rửa giải của nọc độc C.marmoreus đoạn độc tố ở vùng biển Khánh Hòa trên sắc ký đồ cột Phân tích các phần nọc độc phẫu tách phân tích khá tương đồng với kết quả sắc ký bằng phương pháp MALDI-TOF-MS mang đồ ion của nọc độc C.marmoreus ở vùng biển lại nhiều ưu điểm ở các mức khác nhau. Các Great Barrier Reef (Queensland, Úc) (Dutertre, giá trị m/z của các thành phần trong mỗi phân Jin và cộng sự., 2013). Tuy nhiên, có sự khác đoạn được ghi lại ở chế độ phản xạ (m/z 800- nhau về số lượng và hàm lượng thành phần 5500 Da), vì nó cho phép đo khối lượng phân conopeptide giữa hai nghiên cứu. Điều này có tử (KLPT) có độ phân giải và độ chính xác cao thể giải thích một trong các yếu tố như điều hơn so với chế độ tuyến tính. Phương pháp kiện địa lý và sinh thái khác nhau làm việc sản đặt mẫu giọt-để khô (dried-droplet-spotting) để TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 5
  6. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Hình 2. Phổ khối [M+H]+ của MALDI-TOF MS ở phân đoạn phút thứ 26 của nọc độc C.marmoreus phân tích các phân đoạn nọc độc phẫu tách có cách cẩn thận để xác định sự hiện diện và độ nhạy cao trong phát hiện KLPT. cường độ xuất hiện của các conopeptide. Với cách tiếp cận này, phương pháp Hình 2 thể hiện phổ khối [M +H] + của MAL- MALDI-TOF-MS xác định được tổng cộng DI-TOF MS ở phân đoạn sắc ký phút thứ 26 7543 dữ liệu khối lượng thô, riêng biệt. của đồ nọc độc C.marmoreus. Trong phân Các khối lượng trùng nhau trong khoảng đoạn này thể hiện trên sắc ký đồ là một 0,1 Da được loại bỏ. Bên cạnh đó, những peak hấp thụ cao nhất ở bước sóng UV có phân tử liên kết với Na và K hoặc cả hai λ220nm, tuy nhiên phân đoạn chứa nhiều kim loại này, lần lượt là 14, 14 và 6 KLPT. khối lượng đồng vị (monoisotopic mass) Tổng cộng có 1751 hợp chất được nhận [M +H] + với m/z 1462,60, 1377,59, 912,38, diện với KLPT riêng biệt trong nọc độc 861,03. Điều đó cho thấy các phân tử này thô của ốc nón C. marmoreus ở vịnh Nha có KLPT chính xác trong tự nhiên lần lượt Trang. Kết quả này thấp hơn khá nhiều so là 1461,59 Da, 1376,58 Da do các phân tử với nghiên cứu cùng loài ở vùng biển nước này được tích điện 1 proton H + nên z = 1. Úc, cụ thể là xác định được 2710 peptide Bên cạnh đó, chỉ tiêu cường độ xuất hiện (Dutertre, Jin và cộng sự., 2013). Sự khác của một phân tử thể hiện tương quan tỉ lệ biệt lớn này có thể giải thích do ảnh hưởng thuận đến hàm lượng chất hiện diện bên của địa lý, môi trường sống, mà loài ốc C. trong hỗn hợp. Điều này có ý nghĩa quan marmoreus sản sinh ra thành phần độc tố trọng trong nghiên cứu tách chiết chất có khác nhau. Bên cạnh đó có sự khác biệt hoạt tính sinh học, cho phép đánh giá độ nhau nhiều về phương pháp thu độc tố. tinh sạch của một phân đoạn sắc ký, đồng Trong nghiên cứu này, ốc nón được khai thời đánh giá mức độ tạp của một hợp chấp thác vào một thời điểm nhất định và độc để điều chỉnh phương pháp tách chiết-tinh tố thu được theo phương pháp phẩu tách, sạch phù hợp. Như phân đoạn phút 26, ta còn Sébastien D. và cộng sự, tiến hành thu có thể thấy tồn tại ít nhất 4 phân tử peptide độc tố định kỳ từ ốc nón còn sống trong bể có cường độ gần như ngang nhau. Nếu nước biển. phân đoạn này có thể hiện hoạt tính thì việc Phổ MALDI-TOF-MS của từng phân tiến hành ít nhất một bước “tinh sạch” là đoạn nọc độc được kiểm tra trực quan một cần thiết. 6 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  7. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 3. Nhận dạng phổ khối MS của conopeptide C.marmoreus (biển Khánh Hòa) từ phương Dữ liệu phổ khối lượng được xuất từ pháp MALDI-MS với dữ liệu loài này đã DataExplorer 4.9 (AB Sciex) vào bảng tính công bố nhằm nhận dạng các phân tử được Excel 2010 Microsoft Office. Đồng thời, 92 sản sinh ra trong tuyến độc. Vì đa phần các conopeptide của C.marmoreus (đã công bố kết quả thông tin chuỗi peptide xuất phát từ tính đến ngày 3/1/2018, được tổng hợp ở nghiên cứu transcriptome (Lavergne, Duter- ConoServer), được biên tập trong cùng bảng tre và cộng sự., 2013). Chúng tôi nhận dạng tính Excel. Bảng 1 là kết quả so sánh giữa được 39 phân tử conopeptide đã công bố có khối lượng đồng vị của conopeptide nọc độc trong tổng số 92 phân tử của C.marmoreus. Hình 3. Sắc ký đồ pha-đảo (RP-HPLC) của nọc độc thô ốc nón C. marmoreus qua cột Vydac C18 (300 Å, 5mm, 4.6 mm i.d. 250 mm) với tốc độ dòng 1mL.phút-1 Ghi chú: sắc ký đồ màu xanh (mẫu nọc độc) và màu đen nét đứt (đường nền) ở bước sóng λ220nm. Điểm đáng chú ý là các chuỗi conopeptide alpha 4/7 conotoxin tác động ức chế trên (xuất phất từ nghiên cứu proteome, như các thụ thể nicotinic achetycholine trên MrIIIA, MrIIIB, MrIIIC…) hầu hết được nhận hệ thần kinh. Tuy nhiên trong nghiên cứu diện. cơ chế độc học thì lần đầu tiên phát hiện, Còn các chuỗi từ nghiên cứu tran- phân tử này có tác dụng trái ngược là scriptome thì chỉ nhận diện một phần dữ kích hoạt các thụ thể nicotinic acetycho- liệu. Trong số phân tử nhận diện ở ốc nón line, giống các phân tử hữu cơ nhỏ (bao C.marmoreus ở Khánh Hòa, có phân tử gồm PNU12059, TQS và SB-206553) Mr1.8 (còn gọi là MrIC) thuộc liên họ A (A được bán trong nghiên cứu và điều trị các superfamily) có bộ khung cysteine -CCX- bệnh lý về thần kinh (Mueller, Starobova aCXbC-, thông thường sẽ gọi là độc tố và cộng sự., 2015). TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 7
  8. Bảng 1. So sánh KLPT của conopeptide quan sát được của nọc độc C. marmoreus ở biển Nha Trang với cơ sở dữ liệu của C. marmoreus ở ConoServer (Kaas, Yu và cộng sự., 2012). 8 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018
  9. (tiếp tục) Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Ghi chú: nh2: C-ter amidation; O: Hydroxyproline; Gla: Gamma carboxylic glutamic acid; w: D-tryptophan; f: D-phenylalanine; BTr: Bromotryptophan; TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 9 Số 1/2018 Z: Pyroglutamic acid; Độ dung sai: 0.05Da
  10. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Ngoài ra, kết quả Bảng 1 kết hợp với dữ C.marmoreus ở vùng biển Khánh Hòa, cụ thể liệu khối phổ của các phân đoạn nọc độc, ta đã xác định được 1751 hợp chất trong nọc độc thấy còn rất nhiều phân tử conopeptide mới thô. Trong số đó, chúng tôi quan sát được khối chưa được định danh. Đây là cơ sở tiềm năng lượng phân tử của 39 peptide trong nọc độc để khai khác nguồn dược quí từ nọc độc ốc loài C.marmoreus ở Việt Nam so với tổng số nón C. marmoreus vùng biển Khánh Hòa. Hình 92 phân tử peptide của C.marmoreus đã được 3 thể hiện kết quả tổng thể phân đoạn độc tố ở ghi nhận trước đó. Đa phần trong số phân tử bước sóng λ220nm tích hợp phổ khối [M] của phát hiện thuộc liên họ M (như MrIIIA, MrIIIB, conopeptide phát hiện được với cường độ cao MrIIIC…), mà các conopeptide của liên họ này và định danh-định vị các phân tử đã công bố có xu hướng tương tác với các kênh ion Na của C.marmoreus trên sắc ký đồ pha đảo. Kết và Ka trên hệ thần kinh. Những kết quả bước quả Hình 3 cho thấy tổng thể sắc ký đồ của nọc đầu nay là cơ sở để chúng tôi nghiên cứu ứng độc thô ốc nón C.marmoreus thể hiện độ phức dụng một số sản phẩm chức năng trên nọc độc tạp về thành phần của nọc độc. Kết quả khối C.marmoreus trong tương lai. lượng phân tử của độc tố conotoxin phù hợp LỜI CẢM ƠN với các conotoxin, đã được định danh của các Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ nghiên cứu trước, được chỉ ra trong sắc ký đồ. Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ (NAFOSTED) cho đề tài mã số 106-NN.02- Kết quả nghiên cứu thể hiện rõ tính đa 2015.14. dạng trong thành phần của nọc độc của ốc nón TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Dutertre, S., A. H. Jin, Q. Kaas, A. Jones, P. F. Alewood and R. J. Lewis (2013). "Deep venomics reveals the mechanism for expanded peptide diversity in cone snail venom." Mol Cell Proteomics 12(2): 312-329. 2. Kaas, Q., R. Yu, A. H. Jin, S. Dutertre and D. J. Craik (2012). "ConoServer: updated content, knowledge, and discovery tools in the conopeptide database." Nucleic Acids Res 40(Database issue): D325-330. 3. Lavergne, V., S. Dutertre, A. H. Jin, R. J. Lewis, R. J. Taft and P. F. Alewood (2013). "Systematic inter- rogation of the Conus marmoreus venom duct transcriptome with ConoSorter reveals 158 novel conotoxins and 13 new gene superfamilies." BMC Genomics 14: 708. 4. Lewis, R. J., S. Dutertre, I. Vetter and M. J. Christie (2012). "Conus venom peptide pharmacology." Phar- macol Rev 64(2): 259-298. 5. McIntosh, J. M., A. Hasson, M. E. Spira, W. R. Gray, W. Li, M. Marsh, D. R. Hillyard and B. M. Olivera (1995). "A new family of conotoxins that blocks voltage-gated sodium channels." J Biol Chem 270(28): 16796-16802. 6. McIntosh, J. M., A. D. Santos and B. M. Olivera (1999). "Conus peptides targeted to specific nicotinic acetylcholine receptor subtypes." Annu Rev Biochem 68: 59-88. 7. Mueller, A., H. Starobova, M. C. Inserra, A. H. Jin, J. R. Deuis, S. Dutertre, R. J. Lewis, P. F. Alewood, N. L. Daly and I. Vetter (2015). "alpha-Conotoxin MrIC is a biased agonist at alpha7 nicotinic acetylcholine receptors." Biochem Pharmacol 94(2): 155-163. 8. Nguyen, B., J. P. Caer, G. Mourier, R. Thai, H. Lamthanh, D. Servent, E. Benoit and J. Molgo (2014). "Characterization of a novel Conus bandanus conopeptide belonging to the M-superfamily containing bromo- tryptophan." Mar Drugs 12(6): 3449-3465. 9. Olivera, B. M. and R. W. Teichert (2007). "Diversity of the neurotoxic Conus peptides: a model for con- certed pharmacological discovery." Mol Interv 7(5): 251-260. 10. Röckel, D., W. Korn and A. Kohn (1995). "Manual of the Living Conidae, Volume 1: Indo-Pacific Re- gion: 1-517." Hackenheim. Verlag Christa Hemmen. 11. Rodriguez, A. M., S. Dutertre, R. J. Lewis and F. Mari (2015). "Intraspecific variations in Conus pur- purascens injected venom using LC/MALDI-TOF-MS and LC-ESI-TripleTOF-MS." Anal Bioanal Chem 407(20): 6105-6116. 10 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  11. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHITOSAN TỪ VỎ TÔM LÀM CHẤT ĐIỆN LY CHO SIÊU TỤ ĐIỆN CHITOSAN FROM SHRIMP SHELLS AS AN ELECTROLYTE FOR SUPERCAPACITORS Võ Xuân Đại1, Phạm Anh Đạt1, Nguyễn Văn Hòa1 Ngày nhận bài: 5/2/2018; Ngày phản biện thông qua: 18/4/2018; Ngày duyệt đăng: 27/4/2018 TÓM TẮT Siêu tụ điện là thiết bị trữ năng lượng rất hiệu quả do khả năng nạp nhanh, dòng phóng lớn, an toàn và thân thiện với môi trường. Trong nghiên cứu này, một loại vật liệu tổ hợp kích thước nano của graphene và NiCo2O4 có độ xốp cao được tổng hợp bằng phương pháp vi sóng và sản phẩm sử dụng làm vật liệu cho điện cực của siêu tụ điện. Hình dạng, kích thước, tính chất hóa lý của vật liệu được phân tích bằng kính hiển vi quét điện tử (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ photon tia X (XPS). Đặc biệt, chitosan chiết tách từ vỏ tôm được sử dụng làm chất điện ly rắn cho siêu tụ điện. Kết quả cho thấy vật liệu thu được có độ xốp cao, các hạt NiCo2O4 có kích thước khoảng 30-50 nm được phân bố đều trên bề mặt của tấm graphene. Khi sử dụng vật liệu này làm điện cực cho siêu tụ điện thì hiệu quả lưu trữ năng lượng cao hơn đáng kể so với tổ hợp graphene/NiO và graphene/Co3O4. Hơn nữa, chất điện ly chitosan cũng cho thấy khả năng lưu trữ cao hơn nhiều so với sử dụng Nafion. Ngoài ra, siêu tụ sử dụng chitosan làm chất điện ly có độ bền điện dung đạt trên 96% sau 2000 vòng lặp. Từ khóa: Chitosan, vỏ tôm, siêu tụ điện, vật liệu nano, lưu trữ năng lượng ABSTRACT Supercapacitors are potential energy storage devices due to their fast charging, large discharging time, safety and environmental friendly. In this study, a nanocomposite of graphene and NiCo2O4 with a high porosity was sythezied by a microwave-assisted method and used for supecapacitor electrodes. The morphology, size, physic-chemical properties of prepared samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-rays deffractions (XRD), X-rays photoelectron spectroscopy (XPS). Interestingly, chitosan from shrimp shells was used as a solid electrolyte for supercapacitor. Results show that the nanocomposite has a high porosity and NiCo2O4 nanoparticles have a size of 30-50 nm and distributed evenly on the graphene sheets. The supercapacitors that were prepared by using graphene/NiCo2O4 nanocomposites showed a significant improvement of energy capacity in compared to pure graphene or bare NiCo2O4. In addition, chitosan electrolyte also shows much higher energy capacity than that of Nafion electrolyte. Moreover, the prepared supercapacitor with chitosan electrolyte showed excellent stability with over 96% after 2000 cycles. Keywords: Chitosan, shrimp shells, supercapacitors, nanomaterials, energy storage I. ĐẶT VẤN ĐỀ xe hơi, xe bus, cần cẩu, v.v. [1]. Tuy nhiên, Gần đây, siêu tụ được xem là thiết bị trữ điểm yếu của siêu tụ hiện tại là điện thế hoạt năng lượng hứa hẹn rất hiệu quả do khả năng động thấp (2,7 đến 75V). Do đó, các siêu tụ nạp nhanh và dòng phóng lớn, rất an toàn đòi hỏi cần phải có thể tích lớn hoặc phải được khi sử dụng và thân thiện với môi trường [7]. sạc năng lượng thường xuyên thì mới có thể Chúng có thể được sử dụng trong lưu trữ năng sử dụng hữu hiệu [5]. Đây là lý do chính khiến lượng tái tạo, thiết bị điện tử bỏ túi và các việc áp dụng siêu tụ điện vào đời sống còn gặp phương tiện di động sử dụng điện như xe đạp, nhiều khó khăn. 1 Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 11
  12. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Theo công thức tính năng lượng lưu trữ: 2. Phương pháp nghiên cứu E = ½ C.U2 [12], để tăng năng lượng E có hai 2.1. Tổng hợp graphene oxit (GO) cách: (i) tăng thế hoạt động (U) thông qua thay GO được tổng hợp theo phương pháp cải đổi chất điện ly; (ii) tăng điện dung (C) của siêu tiến của Tour và công sự [6]. Cụ thể, cho 1,5g tụ thông qua việc lựa chọn vật liệu làm điện graphite vào 200ml hỗn hợp axit đặc H2SO4và cực phù hợp. Các chất điện ly thông thường H3PO4 với tỷ lệ 9:1 (v/v) trong một bình cầu đã và đang được nghiên cứu nhiều đó là đáy tròn. Sau đó, cho từ từ 9,0g KMnO4 vào dung dịch axit (H2SO4, HNO3), dung dịch kiềm trong lúc khuấy hỗn hợp trên. Phản ứng được (NaOH, KOH), dung dịch trung tính (Na2SO4, thực hiện ở nhiệt độ 55oC trong 20 giờ. Khi kết KCl) [12]. Gần đây, chitosan được biết đến là thúc phản ứng, hỗn hợp dung dịch được cho một chất điện ly rắn hứa hẹn của các pin điện từ từ vào 200 ml dung dịch có chứa 0,1% H2O2 [11]. Hơn nữa, chitosan là một polyme có khả và khuấy trong 4 giờ. Hỗn hợp sau đó được ly năng phân hủy sinh học, nên an toàn và thân tâm và rửa nhiều lần bằng nước cất đến pH 7. thiện với môi trường so với các vật liệu vô cơ Phần rắn được sấy đông khô để thu nhận GO. đang dùng trong các siêu tụ khác. Mặt khác, 2.2. Tổng hợp graphene/NiCo2O4 theo các nghiên cứu đã công bố, một vật liệu lý Hòa tan 30 mg GO, (0,1 mmol) NiCl2.6H2O, tưởng làm điện cực cho siêu tụ cần có các tính (0,1 mmol) NiCl2.6H2O được hòa tan trong 30 chất như diện tích bề mặt lớn, độ xốp phù hợp, ml nước cất và khuấy trong 30 phút. Sau đó, độ dẫn điện cao và điện dung lớn [4,9]. cho 10 ml dung dịch chứa 0,3 mmol H2C2O4 Từ các lý do trên, chúng tôi chọn chito- và 0,1 ml NaOH 0,5 M. Hỗn hợp dung dịch san làm chất điện ly và chế tạo một vật liệu được cho vào ống phản ứng Teflon và chạy vi nano dựa trên các tấm graphene và hạt nano sóng ở 700 watt trong 2 phút. Sau phản ứng, NiCo2O4 ứng dụng cho siêu tụ điện. Các tấm phần rắn được tách và rửa nhiều lần bằng ly graphene có diện tích bề mặt rất lớn (theo lý tâm và nước cất. Sản phẩm thu được sau khi thuyết là 2629 m2/g) và độ dẫn điện cao (độ sấy ở 60oC trong 6 giờ, sau đó, nung ở 300oC linh động của electron ở nhiệt độ phòng là trong 3 giờ. 15000 cm2/V.s) [2]. Trong khi đó các hạt nano 2.3. Thiết bị đo tính chất vật liệu NiCo2O4 có tổng diện tích bề mặt các hạt lớn Hình dạng, kích thước, tính chất hóa lý của và là vật liệu làm điện cực cho siêu tụ có điện các mẫu được đo trên các thiết bị SEM (Hita- dung cao. Vì vậy, tổ hợp graphene/NiCo2O4 rất chi, S-4200), TEM (Philips, CM-200) thế gia tốc thích hợp để làm vật liệu điện cực cho siêu tụ 200 kV, XRD (PANalytical, X'Pert-PROMPD) có hiệu năng cao. tia phóng xạ Cu Kα, XPS (Thermo Scientific, II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU K-Alpha) tia phóng xạ đơn Al Kα. 2.4. Chế tạo điện cực và đánh giá tính chất 1. Nguyên vật liệu siêu tụ điện Chitosan (Mw 700 kDa, DD 90%) được Điện cực làm việc của siêu tụ được chuẩn bị thu nhận từ phòng thí nghiệm, Trường Đại học như sau: trộn vật liệu graphene/NiCo2O4 (3 mg, Nha Trang. Than chì (graphite, 99,99%, Sig- 80wt.%) với 15wt.% acetylene và 5wt.% dung ma), CoCl2.6H2O (99%, Sigma), NiCl2.6H2O dịch chitosan (1% trong axit axetic). Chitosan được sử dụng làm chất điện ly và có tính chất (99%, Sigma), KMnO4(98%, TCI) được sử kết dính. Hỗn hợp bột nhão này được phủ lên bề dụng ngay khi mua về mà không cần tinh chế. mặt của tấm Ni foam (Hình 1) và được sấy khô ở Tấm Nikel foam mua từ MTIKorea (Hàn Quốc). 60oC trong 2 giờ. Các tính chất điện hóa được đo Các hóa chất khác có độ tinh khiết phân tích. trên máy VersaSTAT 3 (AMETEK Model). 12 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  13. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Hình 1. Tấm Ni foam (a) trước, (b) trong, (c) sau khi phủ lớp vật liệu graphene/NiCo2O4 III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Quá trình gắn tổ hợp oxit kích thước nano NiCo2O4 lên tấm graphene có thể mô tả theo các giai đoạn sau. Đầu tiên, khi tiến hành phản ứng trong vi sóng các caion Ni2+ và Co2+ sẽ phản ứng với các anion OH- tạo thành hỗn hợp kết tủa (Ni, Co) hydroxit bám trên bề mặt tấm graphene oxit (GO). Sự tạo thành hỗn hợp hydroxit là do hằng số tích số tan của Ni(OH)2 (2,8 × 10-16) gần bằng với của Co(OH)2 (2,8 × 10-16). Phương trình phản ứng xảy ra như sau: xNi2+ + 2xCo2+ + 6xOH- → NixCo2x(OH)6x Cuối cùng, trong quá trình nung sản phẩm ở 300ºC, graphene oxit sẽ chuyển thành graphene và xảy ra sự chuyển hóa hydroxit thành oxit NiCo2O4 theo phương trình phản ứng sau: 2NixCo2x(OH)6x + xO2 → NiCo2O4 + 6xH2O Hình dạng và kích thước của vật liệu tổ hợp graphene/NiCo2O4 được đánh giá dựa trên hình ảnh SEM và TEM (Hình 2). Kết quả cho thấy các hạt NiCo2O4 có hình dạng tương đối tròn, kích thước khoảng 30-50 nm và phân bố khá đều đặn trên bề mặt của các tấm graphene. Sự phân bố này làm tăng độ dẫn điện, tăng diện tích bề mặt của vật liệu do đó làm tăng điện dung và khả năng lưa trữ điện tích của siêu tụ điện [5,7,8]. Hình 2. Hình ảnh (a) SEM và (b) TEM của vật liệu graphene/NiCo2O4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 13
  14. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Để khẳng định các hạt được tạo thành là Như vậy, các hạt kích thước nano tạo thành các hạt NiCo2O4 và có độ kết tinh cao, vật liệu theo quan sát ở Hình 2 chính là NiCo2O4 gắn được đo trên máy phổ nhiễu xạ tia X và phổ trên các tấm graphene. Ngoài ra, phổ XPS photon tia X (Hình 3). Kết quả cho thấy, các đỉnh cũng cho thấy sự xuất hiện của các peak đặc trưng trên phổ XRD (Hình 3a) của vật liệu Ni 2p, Co 2p, C 1s, O 1s khẳng định sự tạo thu được hoàn toàn trùng hợp với phổ chuẩn thành tổ hợp graphene/NiCo2O4 của vật liệu của NiCo2O4 có mã số JCPDS#20-0781. Peak thu được C (100) của graphene tại vị trí khoảng 12o. Hình 3. (a) Phổ nhiễu xạ tia X, (b) phổ photon tia X của vật liệu graphene/NiCo2O4 Sau đó, vật liệu graphene/NiCo2O4 được sự di chuyển dễ dàng của các electron [11]. sử dụng để làm điện cực cho siêu tụ điện Hình 4b cho thấy độ bền điện dung riêng rất theo các bước chuẩn bị như mô tả trong Hình cao của siêu tụ điện. Sau 2000 vòng nạp và 1. Khi đánh giá tính chất điện hóa cho thấy, xả, điện dung riêng của siêu tụ điện vẫn đạt tại một tốc độ quét như nhau (5 mV/s) (Hình trên 96%. Sự giảm sút một chút về điện dung 4a) tổ hợp graphene/NiCo2O4 dùng chất điện riêng có thể giải thích do sự thay đổi cấu trúc ly là chitosan có mật độ dòng cao hơn đáng xốp trên bề mặt của điện cực do quá trình kể so với các dung dịch điện ly truyền thống nạp và xả điện nhiều lần trong một thời gian NaOH và Na2SO4. Điều này có thể giải thích thời gian ngắn [3,12]. do chitosan có độ dẫn điện cao hơn, dẫn đến Hình 4. (a) Thế điện hóa của điện cực sử dụng chất điện ly khác nhau với cùng tốc độ quét 5 mV/s, (b) độ bền của điện dung riêng của điện cực làm từ vật liệu graphene/NiCo2O4 sau 2000 vòng lặp với mật độ dòng 5 A/g 14 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  15. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Để đánh giá khả năng lưu trữ của siêu tụ Kết quả được trình bày trong Bảng 1. Theo đó, điện khi đưa vào ứng dụng trong thực tế. Một tổ hợp graphene/NiCo2O4 sử dụng chất điện hệ gồm 2 điện cực được mô tả và bố trí như ly là chitosan có khả năng lưu trữ gấp khoảng trong Hình 5. Quá trình nạp/xả điện được thực 1,5 và 2,5 lần so với các dung dịch điện ly là hiện nhiều lần. Trong đó, cố định thời gian nạp NaOH 0,3 M và NaSO4 1M. Kết quả này cũng điện là 1 phút. Ngoài ra, các siêu tụ điện của đã được quan sát khi đo mật độ dòng điện ở các chất điện ly khác nhau cũng được so sánh. Hình 4a. Bảng 1. So sánh hiệu quả lưu trữ năng lượng của siêu tụ điện với các chất điện ly khác nhau thông qua thời gian nạp và xả điện Thí Thời gian nạp Thời gian xả (giây) nghiệm (giây) Chitosan Dung dịch NaOH Dung dịch Na2SO4 1 150 100 60 2 150 98 59 60 3 152 98 59 4 151 97 58 5 151 96 58 Hình 5. (a) Điện cực của siêu tụ điện, (b) nạp điện cho siêu tụ điện, (c) xả điện qua đèn led công suất 1 watt TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 15
  16. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ năng cao. Để có thể tiến gần đến ứng dụng Một tổ hợp vật liệu kích thước nano đã trong thực tế thì cần tiến hành các nghiên cứu được tổng hợp thành công bằng phương pháp tiếp theo bao gồm ảnh hưởng của loại chitosan vi sóng sử dụng dung môi là nước. Các chất khác nhau (khối lượng phân tử, độ deacetyl), điện ly cho siêu tụ điện khác nhau đã được so hàm lượng chitosan sử dụng và tăng số vòng sánh. Trong đó, tụ điện sử dụng chitosan làm lặp nạp/xả điện. chất điện ly thể hiện khả năng lưu trữ năng lượng cao, độ bền điện dung đạt trên 96% LỜI CẢM ƠN sau 2000 vòng lặp. Đây là nghiên cứu bước Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ đầu cho việc ứng dụng vật liệu tổ hợp kích Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia thước nano graphene/NiCo2O4 và chất điện (NAFOSTED) trong đề tài mã số 103.99- ly chitosan ở dạng rắn làm siêu tụ điện hiệu 2015.01 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. El-Kady, M.F., Strong, V., Dubin, S., Kaner, R.B., 2012. Laser scribing of high-performance and flexible graphene-based electrochemical capacitors. Science, 335, 1326-1330. 2. Geim, A. K.; Novoselov, K. S., 2007. The rise of graphene. Nature Materials, 6, 183–191. 3. Lamiel, C., Nguyen, V.H., Tuma, D., Shim, J.J., 2016. Non-aqueous synthesis of ultrasmall NiO nanopar- ticle-intercalated graphene composite as active electrode material for supercapacitors. Materials Research Bulletin, 83, 275–283. 4. Liu, R., Pan, L., Liu, X., Wu, D., 2015. An evaporation-induced tri-constituent assembly approach to fabricate an ordered mesoporous carbon/graphene aerogel for high-performance supercapacitors. RSC Ad- vances, 5, 16765-16768. 5. Lu, X., Yu, M., Wang, G., Zhai T., Xie, S., Ling, Y., Tong, Y., 2014. H-TiO2@MnO2//H-TiO2@C Core– shell nanowires for high performance and flexible asymmetric supercapacitors. Advanced Materials, 25, 267-272. 6. Marcano, D.C., Kosynkin, D.V., Berlin, J.M., Sinitskii, A., Sun, Z., Slesarev, A., Alemany, J.M., Lu, W., Tour, J.M., 2010. Improved synthesis of graphene oxide, ACS Nano, 4, 4806–4814. 7. Miller, J. R., Simon, P., 2008. Materials science. Electrochemical capacitors for energy management. Sci- ence, 321, 651-652. 8. Nguyen, V.H., Kang, C., Roh, C., Shim J.J., 2016. Supercritical CO2-mediated synthesis of CNT@Co3O4 nanocomposite and its application for energy storage. Industrial & Engineering Chemistry Research, 55, 7338-7343. 9. Nguyen, V.H., Lamiel, C., Shim, J.J., 2016. 3D hierarchical mesoporous NiCo2S4@Ni(OH)2 core–shell nanosheet arrays for high performance supercapacitors. New Journal of Chemistry, 40, 4810-4817. 10. Nguyen, V.H., Shim, J.J., 2015. Three-dimensional nickel foam/graphene/NiCo2O4 as high performance electrodes for supercapacitors. Journal of Power Sources, 273, 110-117. 11. Singh, R., Polu, A.R.,, Bhattacharya, B., Rhee, H.W., Varlikli, C., Singh, P.K., Perspectives for solid bio- polymer electrolytes in dye sensitized solar cell and battery application. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 65, 1098–1117. 12. Yan, J., Wang, Q., Wei, T., Fan, Z., 2014. Recent advances in design and fabrication of electrochemical supercapacitors with high energy densities. Advanced Energy Materials, 4, 1300816-1300859. 13. Yu, Z., Duong B., Abbitt, D., Thomas, J., 2013. Highly ordered MnO2 nanopillars for enhanced superca- pacitor performance. Advanced Materials, 25, 3302–3306. 16 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  17. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU NGƯỠNG MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG QUAN TRỌNG CỦA CÁ BỘT CÁ MẶT QUỶ (Synanceia verrucosa Bloch & Schneider, 1801) TRONG SẢN XUẤT GIỐNG NHÂN TẠO STUDY ON THE THRESHOLD OF SOME VITAL ENVIRONMENTAL FACTORS FOR FRY OF STONEFISH (Synanceia verrucosa Bloch & Schneider, 1801) IN ARTIFICIAL SEED PRODUCTION Võ Thế Dũng1, Võ Thị Dung1, Dương Văn Sang1 Ngày nhận bài: 3/8/2017; Ngày phản biện thông qua: 1/3/2018; Ngày duyệt đăng:27/4/2018 TÓM TẮT Nghiên cứu này đánh giá ngưỡng chịu đựng các yếu tố nhiệt độ, độ mặn và ôxy hòa tan của cá bột cá mặt quỷ (Synanceia verrucosa Bloch & Schneider, 1801) trong sản xuất giống nhân tạo. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi nhiệt độ giảm xuống 130C hoặc tăng lên 370C có trên 50% số cá thí nghiệm chết; độ mặn giảm xuống 6‰ hoặc tăng lên 49‰, có 50% số cá chết; ô xy hòa tan giảm xuống 2,3 mg/L có khoảng 2/3 (66,6%) số cá thí nghiệm chết. Kết quả nghiên cứu như trên cho thấy, cá bột cá mặt quỷ có khả năng thích nghi khá tốt với sự biến động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ mặn, và ô xy hòa tan; đây là thông tin hết sức quan trọng cho việc nghiên cứu sản xuất giống nhân tạo loài cá này. ABSTRACT This study evaluates the adapted threshold of temprature, salinity and dissolve oxygen of stonefish fry (Synanceia verrucosa Bloch & Schneider, 1801) in artificial breeding. As a result, 50% of the challenged fish died as tempreture was either reduced to 130C or increased up to 370C; 50% of the challenged fish died as salinity was either reduced to 6‰ or increased up to 49‰; and about 2/3 (66.6 %) of the challenged fish died as dissolve oxygen reduced to 2.3 mg/L. These results showed that, the stonefish fry was well adapted to the fluctuation of the above environmental factors; this is very important information for studying on artificial seed production of this fish species. I. ĐẶT VẤN ĐỀ môi trường, đặc biệt là các yếu tố: nhiệt độ, Cá mặt quỷ (Synanceia verrucosa Bloch & độ mặn, oxy hòa tan, …các yếu tố này có vai Schneider, 1801) có thịt thơm ngon, bổ dưỡng trò quyết định tỷ lệ sống, tỷ lệ dị hình và sinh nên được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng. trưởng của cá bột. Cá mặt quỷ là đối tượng Ngoài ý nghĩa dinh dưỡng, cá mặt quỷ còn là mới được nghiên cứu gần đây, chưa có công một loài cá cảnh, vì thế giá trị của loài cá này bố nào về khả năng thích nghi với môi trường ngày càng được nâng cao (Võ Thế Dũng và của cá bột của loài cá này. Để tiến tới sản xuất cộng sự, 2014). Giá cá sống trên thị trường giống nhân tạo thành công, nghiên cứu xác có khi lên đến trên 1 triệu đồng/kg, trong lúc định ngưỡng thích nghi với nhiệt độ, độ mặn sản lượng của cá mặt quỷ đang giảm đi nhanh và ôxy hòa tan của môi trường trong ương nuôi chóng (Võ Thế Dũng và cộng sự, 2012), chính ấu trùng cá là rất cần thiết. vì thế nghiên cứu sản xuất giống loài cá này là hết sức cần thiết. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong quá trình sản xuất giống cá biển nói 1. Đối tượng nghiên cứu: chung, cá bột là giai đoạn biến đổi phức tạp về Cá mặt quỷ (Synanceia verrucosa Bloch & sinh lý, sinh thái và chịu sự chi phối mạnh của Schneider, 1801). 1 Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản III TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 17
  18. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 2. Vật liệu nghiên cứu: hoặc hạ độ mặn xuống (nghiên cứu ngưỡng Cá bột (1 ngày tuổi) do đề tài «Khai thác và độ mặn thấp) bằng cách thêm nước có độ Phát triển nguồn gen cá mặt quỷ (Synanceia mặn thấp hơn và cốc thí nghiệm; theo dõi và verrucosa Bloch & Schneider, 1801) sản xuất ghi lại hoạt động của cá theo sự thay đổi độ tại Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản III. mặn trong cốc thí nghiệm. Nước được dùng 3. Phương pháp nghiên cứu để thêm vào có nhiệt độ hoàn toàn giống với 3.1 Nghiên cứu ngưỡng nhiệt độ nước trong cốc thí nghiệm, độ mặn được điều Cho cá bột vào 3 cốc thủy tinh 2 lít (30 cá chỉnh để phù hợp với độ mặn cần có trong cốc thể mỗi cốc), chứa nước biển lọc sạch, độ mặn thí nghiệm, không để nước có độ mặn cao hơn 30‰. Hàm lượng ôxy hòa tan 5,3 ± 0,2 mg/L. hoặc thấp hơn chảy trực tiếp vào cá bột để Đặt các cốc thủy tinh vào trong các can nhựa tránh bị sốc đột ngột. Mỗi lần độ mặn trong cốc có thể tích lớn hơn. Điều chỉnh tăng nhiệt độ lên đốt hạ xuống được 1-2‰, dừng lại khoảng 10 (nghiên cứu ngưỡng nhiệt độ cao) bằng cách phút, theo dõi và ghi lại hoạt động của cá, đến thêm nước nóng vào trong can nhựa (ngoài khi 50% số cá chết thì kết thúc thí nghiệm. Pha cốc thủy tinh) hoặc hạ nhiệt độ xuống (nghiên độ mặn cần thiết theo công thức sau: cứu ngưỡng nhiệt độ thấp) bằng cách thêm S1* V1 = S2* V2. nước đá lạnh vào can nhựa (ngoài cốc thủy Trong đó: S1 và S2 là độ mặn (‰) của tinh) theo nguyên tắc một giờ nhiệt độ thay đổi nước trước và sau khi pha; V1 và V2 là thể không quá 2ºC. Theo dõi và ghi lại hoạt động tích nước trước và sau khi pha. của cá ở mỗi ngưỡng nhiệt độ đến khi 50% số 3.3 Nghiên cứu ngưỡng ôxy thấp cá chết thì kết thúc thí nghiệm. Dùng ni lông Ngưỡng ôxy được xác định theo phương bọc kín miệng cốc để giữ nhiệt độ tầng mặt và pháp bình kín: Cho 30 cá thể cá bột khỏe mạnh tầng đáy cốc tương đương nhau. vào 3 cốc thủy tinh có thể tích 0,1 L, chứa Kiểm tra nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân, nước biển lọc sạch, độ mặn 30‰, duy trì nhiệt có độ chính xác đến 1,0ºC. độ nước ở mức 26-27ºC. Nước khi bắt đầu thí 3.2 Nghiên cứu ngưỡng độ mặn nghiệm có hàm lượng ôxy là 5,6 ± 0,1 mg/L. Cho cá bột khỏe mạnh vào 3 cốc thủy tinh Đặt đầu dò của máy đo ôxy vào trong nước 2 lít (30 cá thể mỗi cốc), chứa nước biển lọc thí nghiệm. Bọc kín miệng cốc đốt lại để ôxy sạch, độ mặn 31‰, hàm lượng ôxy hòa tan không khí không hòa tan được vào nước. Theo từ 4,5-6,0 mg/L, nhiệt độ nước ở mức 26- dõi và ghi lại hoạt động của cá và đo ôxy trong 270C. Điều chỉnh tăng độ mặn lên (Nghiên cứu cốc thí nghiệm, đến khi 50% số cá chết thì kết ngưỡng độ mặn cao) bằng cách thêm nước thúc thí nghiệm. có độ mặn cao hơn vào trong cốc thí nghiệm; 4. Phương pháp xử lý số liệu: Bảng 1 : Tiêu chí đánh giá STT Các tiêu chí đánh giá Cách đánh giá 1 Số cá bình thường Đếm những cá thể hoạt động bơi lội bình thường giữa tầng nước 2 Số cá không bình thường Đếm những cá thể nổi hẳn lên mặt nước hoặc nằm trên đáy cốc 3 Số lượng cá chết Đếm những cá thể nằm im hoàn toàn, vây, mang và miệng hoàn toàn không hoạt động từ 1 phút trở lên - Các số liệu cá bình thường, không bình thường và cá chết được lưu giữ, tính toán bằng tỷ lệ % trên số cá thí nghiệm bằng phần mềm Excel, dựa vào công thức sau: N1 N (%) = x100% N2 18 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
  19. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Trong đó: N (%) là tỷ lệ % số cá bình thường, không bình thường, hoặc chết so với số cá thí nghiệm N1 là số cá bình thường, không bình thường, hoặc chết đếm được N2 là số cá sử dụng cho thí nghiệm III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 1. Ngưỡng nhiệt độ của cá mặt quỷ giai đoạn cá bột Bảng 2: Ngưỡng nhiệt độ thấp của cá mặt quỷ giai đoạn cá bột Tỷ lệ cá bình Tỷ lệ cá không Tỷ lệ cá T0C thường (%) bình thường (%) chết (%) 30-26 100,0 0,0 0,0 24 82,2 ± 1,9 17,8 ± 1,9 0,0 21 75,6 ± 3,8 24,4 ± 3,8 0,0 19 0,0 100,0 ± 0,0 17 0,0 100,0 0,0 15 0,0 92,2 ± 5,1 7,8 ± 5,1 14 0,0 72,2± 5,1 27,8 ± 5,1 13 0,0 48,9 ± 6,9 51,1 ± 6,9 Bảng 2 cho thấy, nhiệt độ giảm từ 30-260C, đều có biểu hiện không bình thường. Nhiệt độ 100% ấu trùng cá hoàn toàn bình thường. Khi giảm xuống 170C, tất cả ấu trùng vẫn ở trạng nhiệt độ giảm đến 240C, có 17,8% số ấu trùng thái hoạt động không bình thường. Nhiệt độ có biểu hiện không bình thường, số còn lại giảm xuống 150C; có 7,8% số ấu trùng chết; số (82,2%) bình thường. Tiếp tục giảm nhiệt độ còn lại (92,2%) biểu hiện không bình thường. xuống 210C, có từ 24,4% số ấu trùng hoạt động Đến 140C; số cá chết tăng lên 27,8%. Khi nhiệt không bình thường, số còn lại (75,6%) hoạt độ giảm xuống đến 130C; số cá chết tăng lên động bình thường. Khi nhiệt độ giảm xuống 51,7%, số còn lại (48,9%) hoạt động không 19ºC, 100% ấu trùng ở các cốc thí nghiệm bình thường. Bảng 3: Ngưỡng nhiệt độ cao của ấu trùng cá mặt quỷ T0C Bình thường Không bình thường Chết 28-31 100,0 0,0 0,0 32 92,2 ± 6,9 7,8 ± 6,9 0,0 33 74,4 ± 6,9 13,3 ± 3,3 12,2 ± 6,9 34 62,2 ± 10,7 21,1 ± 5,1 16,7 ± 5,8 35 44,4 ± 5,1 30,0 ± 3,3 25,6 ± 3,8 36 15,6 ± 5,1 52,2 ± 7,7 32,2 ± 5,1 37 0,0 50,0 ± 12,0 50,0 ± 12,0 38 0,0 18,9 ± 13,5 81,1 ± 13,5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 19
  20. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2018 Bảng 3 cho thấy, nhiệt độ tăng từ 28 lên loài cá đối với sự thay đổi nhiệt độ môi trường 31 C, cá ở tất cả các lô thí nghiệm bình thường. 0 là khác nhau. Phan Phương Loan và cộng sự Nhiệt độ tăng lên 320C, có 7,8% số cá có biểu (2014) cho biết, cá rô biển (Pristolepis fasciata) hiện không bình thường, 92,2% số cá còn lại có ngưỡng nhiệt độ thấp và cao tương ứng là vẫn hoạt động bình thường. Nhiệt độ tăng lên 15,2 - 15,70C và 40,3 - 42,90C. Theo Tucker 330C, có 13,3% số cá biều hiện không bình (1999), nhiều loài cá mú có có thể chịu đựng thường và 12,2% số cá thí nghiệm chết, số cá sự dao động nhiệt độ từ 15 – 350C, tuy nhiên bình thường giảm xuống còn 74,4%. Nhiệt độ nhiệt độ thích hợp để ương nuôi ấu trùng là tăng lên 34, 35, 360C số cá không bình thường 24 – 270C. Ở cá giò (Rachycentron canadum) và số cá chết tăng dần lên, ngược lại, số cá trưởng thành, ngưỡng chịu đựng nhiệt độ dao bình thường giảm dần theo chiều tăng của động từ 16,8 0C - 32,0 0C (Dawson, 1971; nhiệt độ. Tăng đến 370C, có 50% số cá không Milstein & Thomas, 1976); cá giống có thể bị bình thường và 50% số cá chết, không còn cá chết ở nhiệt độ nước 17,70C và ngừng bắt mồi bình thường. Đến 380C, số cá chết tăng lên khi nhiệt độ nước là 18,30C, chỉ bắt mồi trở lại đến 81,1%, số cá không bình thường chỉ còn khi nhiệt độ nước tăng lên đến 19,00C (Rich- 18,9%. ards, 1967). Như vậy, có thể thấy rằng, cá bột Cá là động vật biến nhiệt, do đó, nhiệt độ của cá mặt quỷ có thể thích nghi tốt hơn với sự môi trường thay đổi sẽ làm thay đổi thân nhiệt thay đổi nhiệt độ so với cá giò, cá mú, nhưng của cá; tuy nhiên, khả năng thích nghi của mỗi kém hơn so với cá rô biển. 2. Ngưỡng độ mặn của cá mặt quỷ giai đoạn cá bột Bảng 4: Ngưỡng độ mặn thấp của cá bột cá mặt quỷ Tỷ lệ cá bình Tỷ lệ cá không Tỷ lệ cá S‰ thường (%) bình thường (%) chết (%) 31-18 100,0 0,0 0,0 14 50,0 ± 16,7 50,0 ± 16,7 0,0 12 46,7 ± 15,3 53,3 ± 15,3 0,0 10 11,1 ± 1,9 82,2 ± 3,8 6,7 ± 3,3 8 0,0 90,0 ± 3,3 10,0 ± 3,3 6 0,0 48,9 ± 5,1 51,1 ± 5,1 Bảng 4 cho thấy, khi hạ độ mặn dần dần, hạ xuống 10‰, số cá hoạt động bình thường cá bột của mặt quỷ có thể thích nghi được chỉ còn 11,1%, số cá không bình thường cho đến khi độ mặn xuống đến 18‰. Sau đó, tăng lên 82,2% và có 6,7% số cá chết. Khi độ khi độ mặn giảm từ 18 xuống 14‰, có 50% mặn giảm xuống đến 8‰, không còn cá bình số cá có biểu hiện không bình thường, số thường, số cá không bình thường tăng lên cá hoạt động bình thường 50%. Khi độ mặn 90,0%, số cá chết tăng lên 10,0%. Độ mặn hạ xuống đến 12‰, số cá hoạt động bình giảm xuống 6‰, số cá không bình thường thường giảm xuống 46,7% trong lúc số cá giảm xuống 48,9% trong lúc số cá chết tăng không bình thường tăng lên 53,3%. Độ mặn lên 51,1%. 20 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng