TÀI NGUYÊN THỰC VẬT 1
Rong biển có thể được sử dụng như thức ăn cho người được không? Các dân tộc nào sử dụng rong như thức ăn?
- Phần lớn các loài rong biển không độc và có thể sử dụng như thức ăn cho người. Trên 100 loài rong biển được sử dụng. Rong biển chứa nhiều chất khoáng, sinh tố, nhiều glucid và protein. Tuy nhiên phần lớn các glucid được chứa trong vách tế bào và khó tiêu hoá.
- Các dân tộc tiêu thụ nhiều rong thường là các dân tộc miền biển như các dân tộc phương Đông: Nhật, Trung...
TÀI NGUYÊN THỰC VẬT 1
Câu 1: Rong biển có thể được sử dụng như thức ăn cho người được không? Các dân tộc nào sử dụng
rong như thức ăn?
- Phần lớn các loài rong biển không độc và có thể sử dụng như thức ăn cho người. Trên 100 loài rong
biển được sử dụng. Rong biển chứa nhiều chất khoáng, sinh tố, nhiều glucid và protein. Tuy nhiên phần
lớn các glucid được chứa trong vách tế bào và khó tiêu hoá.
- Các dân tộc tiêu thụ nhiều rong thường là các dân tộc miền biển như các dân tộc phương Đông: Nhật,
Trung Quốc, Hàn Quốc, Việt Nam, Indonesia, Philippin, Thái Lan,…Cùng với các dân tộc ở các quần
đảo Polynesie (Nam Thái Bình Dương) và các đảo khác ở Nam Thái Bình Dương.
Câu 2: Các loài rong nào được sử dung như thức ăn cho người?
- Thường thì các nhóm rong lục, rong đỏ, rong nâu, và rong lam được sử dụng như thức ăn cho người.
- Rong lục: Ulva spp (rong xà lách), Monostroma, Caulerpa. Hiện nay ở Châu Âu người ta khám phá
ra các loài Caulerpa ở biển sâu có chứa độc tố. Các loài này có kích thước to hơn các loài thường gặp.
Ngoài ra một vài loài rong nước ngọt: Spirogyra cũng được các dân tộc miền núi ở Đông Dương sử
dụng.
- Rong đỏ: thường gồm các loài: Porphyra spp, cùng với các loài cho agar. Gracilaria spp, Gelidiella
spp, Eucheuma spp, trừ các loài tẩm vôi nhiều hay ít: Liagora, Galaxaura, Amphiroa. Ở Việt Nam,
rong Gracilaria có thể dùng để ăn sống như làm gỏi.
- Rong nâu: được sử dụng nhiều nhất là Sargassum spp (ăn phần non), Laminaria spp, Undaria.
- Vài loài tảo lam cũng được dùng như thức ăn bổ dưỡng nhiều chất đạm: Nostoccommune
varflagelliforme (tóc tiên) được tiêu thụ nhiều nhất là ở Phương Đông, rong Spirulapletensis được
người dân châu Phi khai thác từ các hồ tự nhiên và được sử dụng như thức ăn hằng ngày.
- Một số loài rong ăn được, mang một số tên đặc hiệu:
- Laminaria: Kombu (Nhật), Limu (Hawaii)
- Porphyra: Nori (Nhật), Zicai (Trung Quốc)
- Về giá trị dinh dưỡng của một số loài rong biển ta có bảng sau:
Loài rong % nước Protein Lipid Bột đường
Nostoccommune varflagelliforme 10.6 20.9 1.2 55.7
Ulva lactuca 18.7 14.9 0.04 50.6
Laminaria spp 23.5 5.85 1.15 41.9
Porphyra tenera 17.1 25.30 0.8 40.1
Gracilaria spp 4.3 24.3
Câu 3: Vai trò của rong trong chuỗi thực phẩm.
- Rong gián tiếp sản xuất lương thực cho người qua trung gian chuỗi thực phẩm. Ở biển và nước ngọt
phiê sinh vật đặc biệt nuôi sống động vật nhỏ rồi đền động vật lớn và cuối cùng con người đánh bắt và
sử dụng động vật lớn này.
- Ví dụ:
• Một con Chilodon (ĐV) tiêu thụ mỗi ngày 30 khuê tảo (PSTV).
• Một con Oxytricha (ĐV) tiêu thụ mỗi ngày 90 navicula (khuê tảo).
- Số lượng khuê tảo tiêu thụ nói lên kích thước của sinh vật bắt mồi.
- Vậy chuỗi thực phẩm được tóm tắt như sau:
1
Con người
SV bắt mồi ở cạn
SV bắt mồi (cá, hàu, trai,…)
SV bắt mồi cấp 2
Chironomidae và ấu trùng
Hydra
Copepoda
Cá nhỏ
SV ăn mồi cấp 1
Rotifera
Copepoda
Protozoa
Ấu trùng – côn trùng
Thực vật có rễ
Phiêu sinh thực vật
(Phytoplankton)
Cấu tạo địa chất
Hệ thống dẫn nước
Chất dinh dưỡng
- Từ một giai đoạn trong chuỗi thực phẩm sang một giai đoạn khác, sinh chất bị tiêu hao dần, ví dụ ta có
100g PSTV (100 khuê tảo) thì tạo được 10gr Copepoda (chân chèo), tạo được 1gr cá nhỏ, và hiệu suất
là 10%.
Câu 4: Ở hồng tảo, các chất gì được dùng như thương phẩm.
- Ở hồng tảo có 2 chất được dùng như thương phẩm.
- Agar (thạch): được trích từ các rong đỏ Gracilaria, Hypnea,…Các rong này được sản xuất nhiều ở các
nước như Nhật và Đông Nam Á; Việt Nam cũng sản xuất agar nhưng sản lượng còn thấp. Chất agar là
thành phần chính của vách tế bào rong đỏ gồm có Galactose và một sulfat, được nấu chảy từ 90o –
100oF (khoảng 70oC) và đặc lại ở nhiệt độ thấp. Người ta lấy rong ở bãi đá khi thuỷ triều xuống hay lặn
để hái rong. Rong được phơi khô rửa sạch và phơi nắng. Sau đó đem nấu cho qua nhiều lọc, lọc xong đổ
vào những khung và đông lạnh thành những thanh nhỏ. Hiện nay, người ta sản xuất agar bột rất tiện lợi
trong việc sử dụng. Agar có nhiều công dụng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật, làm thuốc nhuận
trường, dùng trong bánh mứt, trong các sản phẩm từ sữa, trong mỹ phẩm.
- Carragheen (carragheenan) chất này được trích từ các rong Chondruscrispus, Gigartinamamillosa,
Eucheuma. Chất này gần giống như agar, nhưng đặc biệt có tính làm đông và kết dính, chất này được
2
dùng trong nhiều công dụng: kem đánh răng, chất khử mùi, mỹ phẩm, sơn màu và là tác nhân đông, kết
dính trong thịt nguội (jambon, xúc xích).
- Loài Gloeopeltis furcata cho ra chất hồ dùng để hồ giấy hay quần áo, làm băng keo. Một chất keo biển
mang tên là Seaken sabilisen, keo ổn định được trích từ rong đỏ Gigartina mamillosa và Chondrus
crispus đây là một hợp chất Carragheen, gồm có K-carragheen, L-carragheen hỗn hợp với nhiều đơn vị
D-galactose sulfat, carragheen có thể trộn với đường, tinh bột, cao su dẻo, sữa, gilatine hoặc các muối
hoà tan khác, chất chocolate sữa là một ví dụ điển hình về keo ổn định nói trên.
Câu 5: Algin là gì? Được trích từ đâu?
- Chất algin là một Carbonhydrate được trích từ vách tế bào tảo nâu (40%) do Standford khám phá (1883)
với công thức tổng quát là (C6H8O6)n, (C6H10O7)n, chất này gồm nhiều polymer của acid d-nannuronic,
trong đó các muối hoà tan được gọi chung là algin, chất tinh khong hoà tan được gọi là acid alginic.
- Gốc –COOH tự do của acid alginic kết hợp với một số muối kim loại tạo ra những trầm hiện không tan
hay những gel đó là alginat. Có nhiều loại alginat như alginat kali, alginat magie. Alginat natri đặc biệt
có độ nhầy cao.
- Anh Quốc sản xuất alginat natri rất nhiều và xuất khẩu 1 triệu cân Anh qua các nước khác. Phương
pháp ly trích acid alginic từ rong nâu (Sargassum) được thể hiện theo sơ đồ:
HCl Ca(OH)2
Rong rửa sạch Trích iod Khử tạp chất Na2CO3
Tách alginat natri
khỏi celluose
Alginat Acid alginic
Câu 6: Công dụng của alginat
- Alginat kali, alginat natri, alginat magie cho một dung dịch nhầy dùng trong kỹ nghệ dệt, làm giấy, làm
cao su, phim ảnh. Các alginat kim khí mạnh không tan và không thấm dùng trong kỹ nghệ làm áo mưa,
vải lợp. Alginat cũng được dùng trong y học: lấy dấu răng, chế xà phòng, pha thuốc, alginat pha với
formol được kéo thành sợi dùng để may vết thương trong giải phẫu. Alginat dùng trong sơn màu hay
trộn với nhựa cây dùng để dán dính gỗ bàn, sân khấu. Alginat hoá hợp với đồng, dùng trong các loại
sơn chống bám. Alginat đồng dùng để ngừa bện nấm cây nho. Hiện nay alginat có thể làm thành những
gạc mỏng để băng vết thương. Các gạc mỏng này giúp dễ nhìn thấy và theo dõi vết thương và đặc biệt
là không dính vào vết thương.
Câu 7: Các rong nào được dùng để lấy alginat?
- Các loài rong nâu to:
- Bắc Mỹ có: Macrocystis, Ascophyllum, Tucus.
- Nhật: Ecklonia, Eisenia.
- Châu Âu: Laminaria spp.
- Là những loài rong cho nhiều alginat ở các xứ lạnh như Châu Âu, Châu Mỹ rất phát triển. Ở VN các
loài Sargassum cho hàm lượng alginat nhiều hơn hết. Dọc theo bờ biển VN có rất nhiều loài Srgassum
chứa nhiều alginat.
Ví dụ: S. meclura 40,6% TLK
S. polycystum 28,4%
S. microcystum 24,8%
S. feldinannii 36,4%
S. glaucescens 45,7%
S. crassifolium 31,1%
- Ngoài ra còn có rong Fucus (Bắc VN), Padina, Dictyota, Colpomenia nhưng cho hàm lượng alginat
thấp hơn.
Câu 8: Mannitol là chất gì và được trích từ đâu?
- Mannitol là một polysaccharid trong vách tế bào rong nâu, chất này có nhiều công dụng trong công
nghiệp, ví dụ: để tổng hợp các chất hữu cơ, làm thuốc nổ, diêm, dùng trong công nghiệp thực phẩm,
3
dược phẩm. Các dẫn xuất từ mannitol dùng để điều trị bệnh dãn mạch vành, ung thư, chất mannitol
cũng được dùng cho bệnh nhân bị bệnh tiểu đường.
- Ở VN, giống Sargassum chứa hàm lượng mannitol khá cao, biến thiên từ 5,9 – 17,6% TLK
Câu 9: Sự quan trọng của chất iod ở rong mơ.
- Chất iod là một chất vi lượng quan trọng. Ở VN chất này được trích từ rong Sargasssum và hàm lượng
iod biến thiên tuỳ loài. Chất iod chuyên trị bướu cổ, hàm lượng iod biến thiên từ 0,05 – 0,25%TLK.
Một số loài Sargassum có hàm lượng iod cao:
• S. mcclurei 0,05%TLK
• S. vachellianum 0,25%
- Chất Iod được tích tụ và tiết ra qua những tế bào đặc biệt gọi là tuyến tiết iod. Trước kia, người ta
nghiền Sargassum thành bột rồi đóng thành viên, mỗi lần uống nhiều viên vì hàm lượng iod trong mỗi
viên rất ít. Ngày nay với kỹ thuật tiến bộ, người ta trích iod từ rong nâu nân hàm lượng iod trong viên
thuốc rất cao.
Câu 10: Sự hình thành các đồi khuê tảo và đất khuê tảo.
- Khuê tảo là những phiêu sinh thực vật đơn bào có vỏ bằng silic hợp bởi hai mảnh xếp sát vào nhau, do
số lượng rất to hàng tỉ tỉ tế bào. Các tế bào khuê tảo chết đi, vỏ silic lắng dần xuống đáy biển và hình
thành những lớp qua hàng triệu năm. Các lớp silic lớn dần và tạo thành những đồi khuê tảo dưới biển.
Các đồi khuê tảo còn gọi là đất Fuller. Các đồi này được hình thành từ thời kỳ jurassic hoặc ở đệ tam kỳ
tầng và chạy dài nhiều km. Đồi lớn nhất có lẽ là ở Santababara, Cali. Những tích tụ khuê tảo có màu
trắng mềm và trong, đôi khi chất này được pha với FeO nên vàng và cứng. Đất khuê tảo khi mới lấy lên
còn gọi là diatomite = kiaselgtur. Đất được đào lên cắt thành khối hay xúc bằng xẻng và thành phần
thay đổi tuỳ tuổi, tuỳ mức độ tạp chất và nguồn gốc (ở biển hay ở nước ngọt). Chất diatomite khi khô sẽ
nổi vì có dCâu 13: Giải thích các phương pháp trị bệnh bằng rong.
- Vi lượng liệu pháp: rong chứa nhiều chất khoáng và chất vi lượng, nên người ta dùng các chất vi lượng
trong rong để trị bệnh. Các chất vi lượng trong rong gồm có Au, Ag, Cu, Zn, Mg, Co, F, Br, I,…Các
chất này có chức vụ xúc tác . Người ta có thể ăn trực tiếp rong hay ngâm mình trong nước chứa rong để
chữa trị.
- Tảo liệu pháp và hải dương liệu pháp:
• Hải dương liệu pháp: dùng nước biển để trị bệnh và có 2 cách:
Ngâm mình trong nước biển nóng một cách thụ động.
Ngâm mình và phối hợp với cử động của bệnh nhân.
• Tảo liệu pháp: ngâm mình trong nước biển cố định và có rong biển ngay nguồn biển.
- Liệu pháp bùn hào: bùn hào là một chất nhầy do hào tiết ra nên bùn mịn, giàu chất khoáng, giàu chất
hữu cơ, Vi sinh vật, khuẩn lam, khuê tảo và các chất vi lượng tự nhiên khác. Ngoài ra còn có chất vôi
của hàu như một dạng canxi dễ đồng hoá. Cách tắm này được chuộng hơn cách tắm nước biển nóng có
rong hay xoa bùn hàu trên thân thể. Phương pháp này thường để trị bệnh thấp khớp, đau lưng, béo phì.
Câu 14: Rong tấp vào bờ biển được xếp loại như thế nào?
- Tuỳ theo nguồn gốc của chúng, rong tấp được xếp lọi như sau:
- Rong ở bờ: là những rong dính vào đá mà người ta cắt khi thuỷ triều xuống. Ở bờ biển Thái Bình
Dương, người Pháp dùng tàu 5 – 3 tấn và cắt rong với những lưỡi hái có cán dài.
- Rong ở đáy: rong này thường ở sâu và rất quý vì chứa nhiều iod và phải trang bị tối tân mới gặt được.
Người Mỹ dùng các tàu trang bị dụng cụ vét đáy với những lưỡi dao sắc, các rong ở trên đáy chúng và
không cắt sát.
- Rong tấp: tuỳ theo vùng, ta có các giống:
• Ở bờ biển châu Mỹ: Alaria, Macrocystis,…
• Ở bờ biển châu Âu: Fucus, Laminaria, Asrophyllum,…
• Ở bờ biển nóng Việt Nam: Sargassum, Turbinaria, Padina,…
• Ở bờ biển miền bắc Việt Nam: Fucus,…
- Ngoài các loài của nhóm rong nâu nói trên, có một số loài rong đỏ cũng tấp vào bờ: Liagora,
Galaxaura, Ceratodictyon hay rong lục Ulva, Enteromorpha.
- Rong vôi (marel): chỉ cho các loài rong cào ở độ sâu vừa, ở các vịnh hay bờ biển gồm có các giống:
- Các rong này chứa nhiều vôi, nhiều Mg, chứa ít chất hữu cơ và Photpho.
Câu 15: Sử dụng phân rong trong canh tác như thế nào?
- Người ta dùng rong cho đất nghèo, mới phát hoang. Các dân tộc trồng cây ăn trái hay trồng rau như cà
chua, các ruộng trồng thuốc lá thơm. Vài loài tảo lam nước ngọt: Anabaena, Aulosina, Nostoc,…có
khả năng cố định đạm khí tự do và giúp tăng năng suất lúa hay cây trồng.
- Hiện nay phân rong được dùng ở nhiều địa hạt, có thể ở dưới dạng bột tinh khiết để rải hay hay dưới
dạng nước để phun. Các cách này tạo nhiều tiện lợi vì giúp mùa màng thêm tươi tốt và mau chín, giúp
kháng lại các bệnh và ký sinh, giúp rau quả có mùi vị ngon hơn. Rong được sử dụng dưới dạng sấy khô,
nghiền thành bột, rải trên đất và tưới nhiều nước. Rong cũng có thể cô đọng dưới dạng chất lỏng dùng
để phun hay hay tưới đầu mùa canh tác, về sau lặp lại hai tuần một lần.
Câu 16: Rong dùng như thức ăn cho thú vật được không?
- Trên thế giới, các nước miền duyên hải như Na Uy, Scotland, Tân Tây Lan, Bắc Châu Mỹ, các nước
Biển Đông thường dùng rong cho thú vật ăn. Các loài thú nuôi thường là cừu, heo, bò, gà, vịt,…Các
loài rong thường dùng là Laminaria, Fucus, Ascophyllum, Sargassum, Rhodymenia palapta (rong
đỏ). Các rong đỏ được dùng tươi hay sấy khô, ép thành bánh, thành bột. Các rong này giàu caroten, iod,
một ít khoáng chất. Kết quả là:
• Lợn tăng trọng mau hơn.
• Cừu (10 - 20% bột tảo) cừu cái sanh con nhiều hơn, lông nhiều và mượt hơn. Song không nên vượt
quá tỷ lệ trên vì cừu sẽ mắc bệnh thần kinh.
• Gà mái: 10% bột rong, gà mái đẻ trở lại, trứng có tròng đỏ vàng cam là do chất caroten ở trong rong.
• Các vật nuôi khác: dùng khoảng 2g cho 1kg trong lượng mỗi ngày, trộn với các thức ăn khác.
5
• Bò sữa: 200g bột rong mỗi ngày làm tăng năng suất sữa, tăng lượng vitamin A, đồng thời lượng kem
trong sữa cũng tăng.
Câu 17: Rong câu hay rau câu là gì?Chất gì trích từ rong câu? Các nước nào sản xuất? Ở Việt Nam
rong nào được dùng để trích agar.
- Rong câu (rau câu) thường chỉ định các loài của giống Gracilaria cùng với giống khác của nhóm Hồng
tảo có thể cho ra thạch hay agar. Ngoài Gracilaria còn có Hypnea, Gelidium, Gelidiella,
Eucheuma,…đều có thể cho ra agar.
- Về sản lượng agar trên thế giới thì Nhật đứng đầu với 4500 tấn kế đến là Tây Ban Nha, Hàn Quốc (trên
2000 tấn/năm), Ấn Độ. Việt Nam có sản xuất agar nhưng còn ít, vài trăm tấn/năm.
- Các loài cho agar ở Việt Nam thường là các loài:
• Gracilaria verrucosa (rau câu chỉ)
• Gracilaria eucheumoides (rau câu chân vịt)
• Gracilaria crassa (rau câu ống hay ngấn)
• Gracilaria arcuata (rau câu cong)
• Gelidiella acerosa (rau câu rễ tre) → tốt nhất về chất lượng.
- Trong các loài trên, rong câu chỉ là có giá trị hơn cả. Về phương pháp làm agar có 2 cách:
- Dùng nguyên liệu thô (rau câu thô) để nấu → lọc lại → bỏ xác.
- Dùng agar đã được tinh chế dưới dạng phiến hay bột.
Câu 18: Đặc điểm phân bố và thích nghi của rong câu chỉ.
- Rong này có sự phân bố rộng từ vùng ôn đới đến nhiệt đới (5 – 30oC)
- Sự thích nghi đài vật, có nhiều loài khác nhau:
- Đài vật đáy cứng (đá, sạn, vỏ, động vật nhuyễn thể), các đài vật dạng này thì rong phát triển nhưng trữ
lượng không cao.
- Đài vật đáy mềm (bùn cát) bùn nhuyễn thì rong phát triển và có trữ lượng cao.
- Nhiệt độ tốt: 20 – 25oC, trên 35oC thì rong chết.
- pH: thường pH kiềm từ 7 - 8.6, nếu pH < 6 thì rong tàn lụi sớm.
- Độ muối: rong thích nghi với độ muối từ 4 – 30%.
- Độ trong và ánh sáng trong nước: độ trong trên dưới 60m là thích hợp, ánh sáng biến thiên từ 40000 –
60000 lux.
Câu 19: Nuôi trồng rong mứt Porphyra.
- Đây là một loài rong xứ lạnh, song ở Việt Nam có nhiều loài:
• Porphyra crispata (rong mứt hoa)
• Porphyra tenera (rong mứt trơn)
• Porphyra vietnamensis (rong mứt Việt Nam)
- Lúc đầu, người ta sử dụng nhánh tre cắm dưới biển để cho rong bám vào và phát triển. Sau đó, người ta
căng dây ở mặt biển để bào tử Porphyra bám vào và mọc. Để loại trừ các loài rong lục bám vào dây,
người ta đem phơi nắng các dây này. Các loài rong lục này chịu khô yếu hơn nên chết đi, chỉ còn lại
rong mứt. Khi nhiệt độ vào khoảng 15 – 30oC, người ta bắt đầu cắm cây vì đây là nhiệt độ thích hợp cho
sự phóng thích bào tử. Người ta bắt đầu trồng rong khoảng tháng 9 – 10, thu hoạch vào tháng 11 – 12.
Ở Việt Nam, ít nuôi trồng rong này. Rong thường mọc ở kẽ đá và phát triển nhiều ở những tháng khá
lạnh. Từ tháng 11 – 12, rong được hái và phơi khô thành phiến dày. Rong mứt được ăn tươi hay cho vào
canh, và được chuộng vì hàm lượng protein cao 25 – 30%.
Câu 20: Nuôi trồng Chlorella.
Chlorella là một đơn bào thuộc bộ Chlorococcales.
-Chlorella là một rong tự dưỡng nên quang tổng hợp và cho chất hữu cơ chất hữu cơ theo phản ứng tổng
quát:
- CO2 + 2H2O → (CH2O) + O2 + H2O
chất hữu cơ
- Muốn tăng năng suất thì phải:
• Thổi một lượng khí chứa [CO2] tối hảo từ 2 – 5%.
6
• Vì Chlorella có xu hướng chìm xuống đáy, nên muốn có sự quang tổng hợp tối đa, người ta dùng
một máy để trên trộn các lớp rong gọi là máy lắc. Ngoài ra ở Chlorella có một sự trở ngại về sinh lý
tế bào. Khi phát triển đến một mật độ nào đó thì rong tiết ra chất Chlorellin tự đè nén sự phát triển
của chính rong, đó là sự tự đè nén do rong và ở một số các rong khác. Người ta nuôi trồng Chlorella
để lấy sinh khối có hàm lượng protid và lipid cao đến 70%.
Câu 21: Nuôi trồng Spirulina.
Spirulina là một vi khuẩn lam, sống trong môi trường kiềm, pH = 8 – 10 và chứa nhiều bicarbonate.
- Tảo Spirulina quang tổng hợp theo phản ứng tổng quát:
- HCO3 + H2O → (CH2O) + O2 + H2O + OH-
- Môi trường trở nên kiềm vì tích luỹ ion OH- và HCO3 bị tiêu thụ hết làm chậm sự quang tổng hợp. Nếu
cho vào môi trường CO2 thì bicarbonate xuất hiện trở lại. Vậy khi cho CO2 vào môi trường là để tạo lại
muối bicarbonate và như vậy lượng khí CO2 không bị thất thoát. Như vậy cho vào môi trường lượng
CO2 cao mà không bị trở ngại (10 -12% CO2). Thường người ta dùng khí thải chứa một hàm lượng CO2
cao để sử dụng vào việc nuôi trồng Spirulina.
- Spirulina là một vi tảo thuộc thành phần phiêu sinh thực vật và nổi thành lớp trong H2O, muốn trộn tảo
cho đều, trong môi trường và để cho O2 và nhiệt độ điều hoà trên mặt cũng như ở đáy thì người ta dùng
bánh xe quay để trộn tảo.
Câu 22: Các sắc tố ở vi tảo.
- Ngoài diệp tố gồm có diệp lục a, b, c1, c2, vi tảo còn chứa sắc tố phụ như phycobiliprotein
(phycocyanin, phycocytrin) và một dãy rộng các carotenoid. Ở một vài loài sắc tố phụ có thể hiện diện
với một số lượng lớn hơn các sắc tố chính. Ví dụ: tảo lục (Dunaliella salina, Haematococcus
pluviales) tích luỹ một lượng lớn carotenoid là ∃-caroten và astaxanthin.
1. Carotenoid
- Các carotenoid có màu từ vàng đến đỏ và bắt nguồn từ lycopen, chúng được tái tổng hợp hoàn toàn bởi
sinh vật quang hợp và vài vi sinh vật khác. Một số động vật có xương và động vật không xương sống có
khả năng làm biến đổi lượng carotenoid trong thức ăn. ∃-caroten được biến đổi thành vitamin A bởi
các động vật.
- Những ứng dụng của carotenoid rất nhiều. Ví dụ chúng có thể sử dụng như màu thực phẩm tự nhiên,
thêm vào thức ăn để gia tăng màu của thịt cá hồi, làm tăng màu vàng cam của lòng đỏ trứng, để cải
thiện sức khoẻ và sự phát triển của gia súc.
- Trong tảo biển carotenoid dường như có chức năng chính là tác nhân chống ánh sáng và như là những
màu phụ trong hệ thống quang hợp. Các nhỡn điểm của tảo biển cũng hình thành từ các carotenoid.
Các dẫn xuất của carotenoid như acid abcisic (ABA chất điều hoà sinh trưởng thực vật) và vitamin A
(chất retinol) cũng hoạt động mạnh giúp ngăn chặn bệnh ung thư, cũng như liên quan đến sinh lý học
của thị giác và sự sinh sản.
- Có hơn 400 loài carotenoid được biết và trong số này chỉ một ít được thương mại hoá, chủ yếu như
những chất màu và bao gồm các chất ∃-caroten, lycopene, cryptocanthin, astaxanthin, Zcaxanthin,
histein.
- Các carotenoid được thương mại hoá chủ yếu được sản xuất bắng con đường tổng hợp. Các carotenoid
tạo ra từ tự nhiên gồm có ∃-caroten, astaxanthin, cataxanthin. Các carotenoid được tổng hợp như
các chất: ∃-apo8’carotenal, citranaxanthin.
- Vi tảo sản xuất ∃-caroten nhiều nhất là Dunaliella salina và được nuôi trồng ở nhiều nơi trên thế giới.
Ngoài ra, người ta còn nuôi trồng tảo lục: Chlorococcum vulgaris, Chlorella pyrenoidosa bằng cách
sử dụng carbohydrate ure. Các hoạt động sản xuất và phát triển các tảo này như là một nguồn ∃-caroten
được thành lập ở các nước Liên Xô, Mỹ, Úc,…
2. Biliprotein (protein mật)
- Biliprotein là một phân tử protein hình cầu gọi là globulin hoá hợp với một nhóm đặc biệt là một sắc tố
mật mang tên phicobilin. Các sắc tố này có mặt trong Hồng tảo Rhodophyceae, Cryptophyceae và
Cyanophyceae.
• Ở Rhodophyceae có R. phycoeritrin, B. phycoeritrin, B. phycocianin.
• Ở Cyanophyceae có C. phycocianin, Allophycocyanin, C. phycoeritrin.
7
- Hầu hết các loài tảo trên có chứa một lượng lớn những Biliprotein này. Song những điều kiện sinh
trưởng đặc biệt như cường độ ánh sáng, hàm lượng Nitơ,…sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ những sắc tố này.
- Một công ty Nhật là Dainippon Ink ou Chemical trích chất xanh phycocianin từ Spirulina platensis và
bán như là một chất màu xanh tự nhiên cho thực phẩm dinh dưỡng với tên là linablue.
Câu 23: Sản xuất vitamin ở vi tảo.
- Vi tảo có khả năng sản xuất Vitamin và cũng có nhu cầu vitamin. Các nghiên cứu về hàm lượng
Vitamin trong tảo và sự bài tiết Vitamin ra môi trường sinh trưởng được thực hiện ở nhiều nơi trên thế
giới.
- Khả năng thương mại của Vitamin rất lớn.
- Ở Mỹ, năm 1981, đã thu được 1.1 tỷ USD từ Vitamin.
- Một số Vitamin được chú ý về mặt thương mại và được sản xuất từ tảo như Vitamin B12, Vitamin E.
Vitamin B12 rất tốt cho sức khoẻ. Vitamin E trích từ một số loài tảo có hàm lượng quan trọng và được
dùng như một chất chống oxi hoá. Phần lớn các vi tảo nước ngọt thuộc các nhóm tảo lam, tảo lục và
một vài loài tảo biển của nhóm khuê tảo. Các song chiên tảo, Kim tảo,…sản xuất nhiều loại Vitamin.
-
Nước ngọt Riboflavi
Loài rong B12 B6 B1 Protein acnicotinis C E
hay biển n
B B B
Tảo lam
ngọt + + + - + + - +
Spirulina planensis
ngọt + + + - + + - +
Microcystis pulverina
ngọt + + + + + + - -
Nostoc punctiforme
Tảo lục
ngọt + + + + + + + +
Chlorella pipenoilosa
ngọt + - + + + + + +
Scenedesmus obliquus
Kim tảo
biển - + - - + + + +
Ochromonas clanica
Khuê tảo
biển + + + + + + - -
Chaetoceros simplex
Song chiên tảo
biển + + + + + + - -
Peridinium cinatum
Câu 24: Ứng dụng thực tiễn của tảo Spirulina trong đời sống.
- Tảo Spirulina có một số ứng dụng sau đây.
- Là nguồn nguyên liệu sản xuất các chất có giá trị dinh dưỡng hay các chất có hoạt tính sinh học.
- Ở Việt Nam, từ tảo Spirulina, người ta có thể chế biến một số loại thuốc tân dược được bán rộng rãi
trên thị trường. Ví dụ: Linavina, Linaforce, Latogyl,…
- Trên thế giới, từ Spirulina đã tạo ra các sản phẫm màu tự nhiên như Linablue, Phycotene (vàng cam).
- Là nguồn bổ sung thức ăn cho gia súc, gia cầm và vật nuôi. Ví dụ: bổ sung thức ăn cho người (protein
TV), cho cá, cho gà, các vật nuôi khác: ong, ấu trùng tôm, nhuyễn thể hai mảnh (Artemia, Brachious).
- Vi tảo được sử dụng làm phân bón sinh học. Ví dụ: tăng năng suất lúa, người ta đã chứng minh là dịch
chiết tảo lam (Spirulina) có thể kích thích sinh trưởng của lúa, khi nảy mầm ở điều kiện bình thường và
điều kiện lạnh (6oC trong 5 ngày).
- Vi tảo được sử dụng để xử lý môi trường. Ví dụ: Spirulina dùng để xử lý hầm Biogas, xử lý nước thải
giàu CH4, xử lý nước thải trong công nghệ nuôi tôm, xử lý khí thải từ lò vôi. Như vậy về giá trị kinh tế
của tảo Spirulina gồm có các điểm:
• Giá trị dinh dưỡng (protein chống suy dinh dưỡng nhất là ở trẻ em).
• Giá trị y dược học (chống ung thư)
• Giá trị thẩm mỹ học (dùng trong công nghệ mỹ phẩm)
• Giá trị trồng trọt và chăn nuôi (tăng năng suất lúa, tốt cho gà, vịt, cá,…)
• Giá trị trong xử lý môi trường (xử lý nước thải và khí thải)
8
Câu 25: Các đặc tính chữa bệnh của tảo Spirulina.
- Trị bệnh suy dinh dưỡng về protein, nhất là ở trẻ em.
- Thuốc chứa Spirulina có khả năng tăng nhanh việc trị liền sẹo của vết thương. Thuốc có thể kết hợp
với kem, dung dịch mỡ,…xoa vào vết thương xúc tiến sự liền da và tránh sự chai da.
- Chất phicocyanin (thanh tảo tố) trích từ Spirulina, thí nghiệm với chuột bị tiêm tế bào ung thư gan,
cho những kết quả khả quan. Theo tác giả Ijima (1982), chất phicocyanin kích thích hệt thồng miễn
nhiễm, cung cấp chất phòng ngừa đối với một số bệnh khác.
- Vitamin A (∃-caroten) có trong tảo có thể làm giảm nguy cơ bệnh ung thư trong ăn uống. Spirulina có
hàm lượng ∃-caroten cao, thường cao hơn 2000 đơn vị quốc tế trong 1gr. Việc sử dụng tảo này sẽ giảm
được nhiều nguy cơ ung thư với lượng hấp thu thích hợp.
- Acid (-linoleic (GLA) được dùng để kích thích việc tổng hợp chất prostaglandin E1 (PGE1) có chức
năng bình thường hoá huyết áp, tổng hợp Cholesteron chống viêm nhiễm và việc sinh sản tế bào. PGE1
hình thành từ chế độ ăn chứa acid (-linoleic. Trước tiên được chuyển sang GLA bởi enzym (-6-
desaturase và GLA làm tăng chất PGE1. Chế độ ăn bão hoà chất béo và rượu thường ức chế (-6-
desaturase kết quả là thiếu GLA và ngăn cản sự hình thành PGE1. Chế độ ăn chứa GLA có thể giúp
giảm viêm khớp, tim, béo phì và thiếu kẽm. GLA cũng giúp chống nghiện rượu, bệnh trầm cảm, những
triệu chứng về tuổi già và bệnh tâm thần phân liệt.
- Cuối cùng chất Spirulina trích tinh phục hồi đáng kể Cholinesterase hoạt động trong hồng huyết cầu
của con người. Chất này bị ức chế bởi thuốc trừ sâu chứa phosphate hữu cơ.
Câu 26: Nuôi trồng tảo Botryococcus (lục tảo đơn bào).
- Botryococcus là một tảo đơn bào, tiết ra Hidrocarbon, chiếm 75% trọng lượng khô của sinh khối.
- Trong thí nghiệm, rong ở dưới hai dạng: một dạng xanh lục, đó là thời kỳ sinh trưởng mạnh; một dạng
nâu đỏ, đó là thời kỳ nghỉ ngơi.
- Dạng xanh cho Hidrocarbon thường, có mặt ở chuỗi alcadien, có số C từ 25 đến 31.
- Dạng đỏ cho những botryococcen, đó là những triterpen polymetil, có công thức chung là CnH2n-10
(còn botryococcen có công thức là C34H58). Tỷ lệ Hidrocarbon thay đổi trong chu kỳ tăng trưởng ở
Botryococcus với tỷ lệ cao nhất trong suốt giai đoạn luỹ thừa (expoxential stage) và giai đoạn đầu pha
dừng của sự tăng trưởng. Sự sản xuất Hidrocarbon có thể tăng do sự gia tăng photpho trong môi trường
sinh trưởng.
- Về ứng dụng thương mại, các Hidrocarbon do vi tảo sản xuất có thể làm nhiên liệu lỏng bằng cách ly
trích trực tiếp những Hidrocarbon chuỗi dài (các botryococcen). Tuy nhiên cho đến nay, mật độ tăng
trưởng của Botryococcus còn chậm, khiến cho loài tảo này ít có hiệu quả thương mại. Người ta tìm
những loài tảo khác có mức tăng trưởng cao hơn với sản lượng nhiều hơn và cho các Hidrocarbon có
nhánh ngắn hơn có thể làm tăng khả năng thương mại về nguồn cung cấp Hidrocarbon.
Câu 27: Nuôi trồng Dunaliella.
Đây là một lục tảo đơn bào, sống ở nước mặn trong các ruộng muối. Tảo được nuôi trồng để lấy ∃-caroten
và glycerol. Nuôi trồng nhiều nhất ở Mỹ và Israel.
-∃-caroten dùng như màu thực phẩm, và trị bệnh ung thư. Hàm lượng ∃-caroten sản xuất chiếm đến 20%
trọng lượng khô của tế bào, tức là vào khoảng 12-25gr trọng lượng khô/m2/ngày. Thị trường ở Mỹ về ∃-
caroten cao nhất thế giới. Hằng năm thu vào 25 triệu USD (trung bình). Mức độ cao nhất về glycerol và ∃-
caroten xuất hiện trong tế bào tăng trưởng tối ưu nhất.
- Ví dụ: sản lượng glycerol trong tế bào cao nhất ở nơi có nồng độ muối thấp hơn nhiều.
- Như vậy, tiến trình phát triển gồm hai giai đoạn, bởi vì sự gia tăng sinh khối tốt nhất ở nồng độ muối
thấp và sụ sản xuất ∃-caroten ở nồng độ muối cao. Giai đoạn đầu được thiết kế sản xuất sinh khối tảo
cao nhất khoảng 15% nồng độ muối và nồng độ dinh dưỡng cao. Và sau đó tế bào được chuyển đến môi
trường dinh dưỡng thấp và nồng độ muối cao để vào giai đoạn hai sản xuất ∃-caroten.
- Ngoài ra Dunaliella cũng được sử dụng trong nuôi trồng thuỷ sản, sản xuất acid EPA và acid ∀-
linoleic.
9
Câu 28: Các loài vi tảo và công dụng thương mại chính.
Lớp Giống Mô t ả Công dụng chính
NTTS, EPA, ∀LNA
Có chiên mao
Chlorophyceae Dunaliella
LA, LNA
Không cử động, đơn bào
Chlorella
Vi tảo tập chủng nhầy HC, NTTS, EPA
Botryococcus
Khuê tảo trung tâm NTTS, EPA
Khuê tảo Chaetoceros
Khuê tảo lông chim EPA
Nitzschia
Khuê tảo lông chim EPA
Navicula
Vi khuẩn lam Phân nông nghiệp
Tảo lam Nostoc
Vi khuẩn lam Phân nông nghiệp
Tolypothrix
Vi khuẩn lam Kháng sinh
Scytonema
LA: acid linoleic.
∀LNA: acid ∀-linoleic.
EPA: acid cichosapentanoic.
NTTS: nuôi trồng thuỷ sản.
Câu 29: Vi tảo cho sự tiêu thụ của con người.
- Sự phát triển công nghệ nuôi trồng tảo cùng với việc sử dụng tảo làm thức ăn thay thế được thực hiện
trước 1970. Ý kiến sử dụng vi tảo trong chuyến bay vào không gian như là thực phẩm, khí để thở, kích
thích sự nghiên cứu tảo xa hơn. Tuy nhiên về việc sử dụng tảo làm thức ăn cho người gặp nhiều ý kiến
có lợi cũng như bất lợi. Một số tác giả cho rằng việc sống chủ yếu bằng tảo không thể phát triển được,
các tác giả khác lại cho rằng có thể khiến hoại hoá, buồn nôn, khả năng tiêu hoá kém sau khi ăn vào một
lượng nhỏ tảo. Việc ăn tảo tươi trong một thời gian dài (Planctomic) trên 35gr/ngày được nghiên cứu ở
người dân Venezuela bị bệnh phong và những triệu chứng ngộ độc được quan sát, những thí nghiệm
dinh dưỡng với Chlorella và Scenedesmus cho những người tình nguyện cũng được báo cáo. Đối với
thí nghiệm sử dụng tảo hằng ngày với một lượng quá lớn trên 500gr dẫn đến hậu quả là đầy hơi, gây
nôn mửa. Kết quả tương tự ghi nhận với tảo Scenedesmus với tỷ lệ 44gr/ngày và Chlorella là 38gr
protein/ngày.
- Sự thải phân cao và năng lực tiệu hoá thấp khi sử dụng tảo đã được quan sát. Những thí nghiệm do ăn
tảo đông lạnh khô trong 3 tuần với hàm lượng 50-100-150gr (hỗn hợp Chlorella và Scenedesmus) trên
những người tình nguyện cũng được nghiên cứu. Với nhóm nhận 50-100gr tảo/ngày thì sự biến dưỡng
không có vấn đề gì. Song đối với nhóm nhận 150gr tảo trong khẩu phần ăn hằng ngày sẽ dẫn đến một số
biến đổi về sức khoẻ.
- Do đó nhiều tác giả kết luận: trong thời gian dài, mỗi ngày nên ăn tối đa 100gr tảo. Những nghên cứu
dinh dưỡng với tảo cũng được thể hiện ở Peru với Scenedesmus sấy khô trên những thí sinh hải quân
và những đứa trẻ đi học cho kết quả khích lệ. Đầu tiên cho trẻ nhỏ ăn tảo với số lượng không nhiều thì
thấy có sự cải thiện tình trạng sức khoẻ.
- Vách tế bào tảo không được tiêu hoá là một trong những vấn đề chính, do đó sự tiêu thụ hằng ngày
được giới hạn khoảng 20gr. Với lượng tảo thích hợp này không có tác dụng hại nào xảy ra , ngay cả khi
tiêu thụ lâu dài.
Câu 30: Chất kháng sinh và chất ngoại biến dưỡng ở tảo.
- Cho đến nay, người ta không ngừng phát hiện ra những chất từ tảo hay do tảo tiết ra bên ngoài. Các chất
ngoại biến dưỡng có ý nghĩa quan trọng trong việc giải thích một số thuộc tính của tảo như sự ảnh
hưởng và bị ảnh hưởng của một loài đối với một loài khác được nuôi trong cùng môi trường. Một chất
của loài này có thể kìm hãm sự phát triển của loài khác, đôi khi tự kìm hãm, hoặc có thể kích thích một
loài thứ ba. Các ngoại độc tố và ngoại biến dưỡng khó phân biệt với nhau, nếu chỉ nghiên cứu các tập
tính. Ở tảo, các ngoại biến dưỡng có thể gây ra các phản ứng đặc biệt hoặc thay đổi các hoạt động sinh
lý của các loài khác nhau một cách dương tính hay âm tính.
10
- Các chất ngoại biến dưỡng được biến đổi hoá học và có thể là các Hydratcarbon, Polypeptid hay các
acid amin. Chất Chlorelin chất kháng sinh của Chlorella dường như liên kết với một số loại acid béo
có thành phần nguyên tố bao gồm 77%C, 11%H, 11%O,…Có thể có một số ít ngoại biến dưỡng là các
hợp chất trung gian của quá trình biến dưỡng trong tế bào. Các chất này khuếch tán qua màng tế bào
chất theo một khuynh độ nồng độ. Có 18 loài Chlamydomonas có khả năng tiết ra Hydratcarbon như
galactose, arabinose. Chlorella tiết ra acid glycolic.
- Các chất ngoại biến dưỡng này hiện diện trong nước với hàm lượng 0.2mg/l. Người ta đưa ra nhiều ví
dụ các chất ngoại biến dưỡng cùng tác động của nó. Dunaliella kìm hãm sự tăng trưởng của Chlorella
và ngược lại. Cả hai loại này kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn Staphylococcus aureus cũng giống
như sự kìm hãm của tảo Microcystis đối với vi khuẩn Staphylococcus và Clostridium.
Câu 31: Nuôi trồng thuần giống vi tảo chọn lọc trong nuôi trồng thuỷ sản.
- Nuôi trồng thuần giống một loài vi tảo chọn lọc để kiểm tra về phương diện sản xuất so với sản xuất đại
trà về phiêu sinh thực vật tự nhiên, tuy không đắt tiền nhưng lại khó quan sát.
- Có hơn 40 loài vi tảo được phân lập và nuôi trồng trên thế giới.
- Đó là các loài khuê tảo biển như: Skeletonemia costatum, Chaetoceros calcitrans, Tetraselmis
suecica và một vài loài tảo lục đơn bào như Dunaliella spp, Chlorella spp,…
- Về tảo nước ngọt, phổ biến là các loài Chlorella, Scenedesmus, Spirulina, Chlamydomonas,…
- Các tảo trên được sử dụng trực tiếp làm thực phẩm cho các sinh vật ăn tảo hoặc dưới dạng cô đọng và
bảo quản. Ví dụ: Scenedesmus, Spirulina dùng làm thức ăn cho Artemia, Brachionus, hoặc cá
Tilapia. Vi tảo có thể đông lạnh để nuôi ấu trùng tôm Penaeid.
- Một thành công trong nuôi tảo thuần giống là việc nuôi sò Mỹ Crassostrea từ trứng đến khi bán được
trong một quá trình kín hoàn toàn với một loại tảo có tên là Thalassiosira pseudonana, lợi thế là đảm
bảo lượng thức ăn đặc hiệu, song bất lợi là giá thành sản xuất cao và đưa đến số lượng lớn, khó thực
hiện.
Câu 32: Sử dụng phiêu sinh thực vật nở hoa để nuôi trồng thuỷ sản.
- Một phương pháp phổ biến là sử dụng phiêu sinh thực vật nở hoa (blooming) bằng cách bón phân làm
cho sản năng cơ bản kích thích và tác động toàn bộ trên chuỗi sản xuất. Kỹ thuật này đựơc sử dụng
nhiều ở biển Đông để tăng năng suất cá tôm và phiêu sinh động vật nuôi trong hồ. Một số loài có giá trị
thương mại: cá rô, cá măng, cá chép,…có thể ăn tảo trực tiếp. Kỹ thuật bón phân vào ao hồ cũng được
áp dụng vào nuôi trong vùng nước cạn và trong quy trình sản xuất tôm biển.
Câu 33: Vật chứa tảo nuôi gồm những gì?
- Nuôi trồng tảo ở quy mô nhỏ thường dùng các vật thuỷ tinh như ống nghiệm, đĩa petri, lọ erlen, các ống
đong, hồ kiếng,…Nuôi trồng tảo quy mô lớn thường dùng những bồn, bể chứa nhiều m3 hay những hồ
chứa. Thường các vật thuỷ tinh tiệt trùng bằng nhiệt độ, hơi nóng, nước sôi, hợp chất clo,…Các bể chứa
hồ chứa được rửa sạch hằng tuần.
- Ngoài các bể chứa hay hồ chứa nhân tạo, người ta còn sử dụng ao, vũng vài m2 cho đến nhiều hecta.
Các ao vũng này có thể tự nhiên hay nhân tạo. Đáy ao có thể tự thiên hay tráng xi-măng, nhựa hay vật
liệu tổng hợp. Các bể chứa có thể hình chữ nhật, vuông hay hơi tròn, xây bằng vật liệu cứng, đặt trên
mặt đất hay đào dưới sâu. Vật liệu được dùng là sợi thuỷ tinh, nhựa hay những tấm cao su. Chiều sâu hệ
thống từ 0.25-1m. Thể tích rộng và sâu có lợi cho việc ổn định nhiệt độ, ổn định thành phần phiêu sinh.
Hệ thống nuôi tảo phải trang bị hệ thống thoát nước nhanh, hoàn toàn và dễ lọc sạch. Hệ thống có đáy
nhân tạo có thể loại bỏ phiêu sinh bám, trong khi hệ thống có đáy tự nhiên chỉ có thể làm sạch bằng
cách rút nước và phơi khô ao để loại bỏ tảo đáy và tảo lớn nổi cạnh tranh với tảo nuôi.
- Nên rửa sạch bồn bể chứa ít nhất một tuần một lần.
Câu 34: Lợi ích sự khuấy trộn môi trường nuôi tảo và ổn định pH.
11
- Khuấy trộn tảo là để ngăn cản sự tích tụ, giúp cho nhiệt độ được điều hoà và tránh tình trạng thiếu O2 ở
đáy. Sự khuấy trộn giúp chất dinh dưỡng tiếp xúc bề mặt tảo và làm tăng năng suất.
- Đối với các thể tích nhỏ, có thể dùng các lọc để tạo bọt khí. Đối với các hệ thống lớn, người ta thường
dùng hệ thống bánh xe bơm khí. Bánh xe quay thích hợp hơn cho trường hợp nuôi môi trường cạn. Đối
với môi trường sâu thì người ta tạo khí. Bơm khí cũng rất hữu hiệu và sử dụng bơm mạnh để khuấy trộn
môi trường nuôi tảo ở quy mô lớn.
- Ví dụ: đơn vị nuôi là 100m2, sâu 1m thì khuấy trộn 5 phút/giờ để ngăn sự phân tầng và phân bố đều các
chất dinh dưỡng cho toàn bộ khối nước. Ngoài ra nên kiểm tra thường xuyên pH của môi trường nuôi
để giúp cho môi trường có pH ổn định thích ứng với sự tăng trưởng của loài nuôi.
Câu 35: Làm thế nào để làm giàu môi trường cấy?
- Khi nuôi tảo ở quy mô lớn trong nước trong thí nghiệm thì phải làm giàu môi trường bằng cách bón
phân để tăng năng suất. Có ba loại phân được sử dụng:
- Môi trường phức tạp, với chất bổ dưỡng có phân tử lượng lớn và phân tử lượng nhỏ, cùng với Vitamin,
đây là một môi trường đắt tiền thường dùng để sản xuất loài chuyên biệt trong trang trại nuôi với quy
mô nhỏ.
- Gồm các hợp chất vô cơ chứa muối natri, photpho, silic,… như là những chất bổ dưỡng có phân tử
lượng lớn. Trong môi trường này, người ta đưa cả phiêu sinh vật tự nhiên vào và như vậy đựơc dùng để
sản xuất tảo với quy mô lớn. Các phân sử dụng: sulfat amon,clorua amon, kali nitrat, canxi nitrat, kali
phophate, nitrat amon, silicat lỏng (chất này mắc tiền, nên tuỳ theo giống tảo nuôi mà thêm vào hay
không, ví dụ như nuôi khuê tảo thì thêm vào)
- Gồm các phân hữu cơ, phân chuồng và nước thải sinh hoạt. Môi trường gồm cá nuôi trong ao và cũng
được dùng để sản xuất các phiêu sinh động vật dùng làm thức ăn cho các nhuyễn thể hai mảnh, và các
loại cá ăn phiêu sinh.
Câu 36: Sự gây ô nhiễm của tảo nuôi.
- Nuôi vi tảo tập trung hay đơn dòng cũng là đối tượng gây ô nhiễm và làm thức ăn cho những loài không
mong muốn: virus, vi nấm, protozoa, phiêu sinh vật và những sinh vật ăn mồi lớn hơn. Các sinh vật ăn
mồi lớn có thể được loại bỏ bằng cách lọc nước vào hay lọc bằng lưới lọc công nghiệp hay lọc bằng
lưới phiêu sinh hoặc lọc qua lớp sỏi và cát.
- Dầu vậy trong nuôi trồng, nhất là trong nuôi trồng hải sản, nhiều protozoa (như trùng tiêm mao, trùng
roi) có thể tàn phá môi trường dù đã tiệt trùng, chiếu tia tử ngoại cho môi trường hay những dụng cụ
nuôi cấy.
- Thường môi trường nuôi tảo nước ngọt Scenedesmus dễ bị nhiễm và bị lấn át do một loài nấm
Phlyctidium scenedesmi đặc biệt khi môi trường không giàu CO2, dẫn đến pH cao đến 9 hay hơn. Tuy
nhiên, khuẩn này có thể xử lý bằng các chất diệt khuẩn đặc biệt. Đối với Protozoa thì việc xử lý còn
nhiều khó khăn. Trên quy mô nhỏ, chỉ thành công một phàn với các hoá chất: formol lam metilen, xanh
melactile. Với quy mô lớn thì việc xử lý cần ước lượng về mặt sinh học và về mặt kinh tế.
Câu 37: Độc tố của tảo lam.
- Nhiều nghiên cứu cho thấy một số tảo lam có chứa độc tố. Nhất là hai loài Microcystis aeruginosa,
Anabaena flosaquae.
- Microcystis tạo ra độc tố gọi là Microcystine đó là một polypeptid vòng, giết hại các sinh vật nhưng
không ảnh hưởng đến chim, gà, vịt,…
- Anabaena tiết ra một độc tố mạnh giết hại mau lẹ các súc vật và cả gia cầm.
- Hai loài độc tố này chịu ảnh hưởng bởi các điều kiện:
• Về độ ưu thế của chuẩn rong hay vi khuẩn hay do cả hai.
• Nồng độ cao về sinh vật tiết độc tố.
• Sự phóng thích độc tố.
• Sự tiêu thụ độc tố do sinh vật tiếp nhận.
12
- Thường khi các yếu tố vật lý, hoá học của môi trường cùng với các chất dinh dưỡng của môi trường:
NO3-, PO43-, Vitamin B12 có nhiều trong nước. Các loài tảo lam nói trên phát triển mạnh tạo thành
những hoa nước có màu xanh lam của tảo. Các hoa nước dày đặc có thể kết thành môt lớp dày màu
xanh lam trên mặt ao hay hồ. Sự nhiễm độc do rong lam xảy ra ở nhiều nước trên thế giới như: Bắc Mỹ,
Liên Xô cũ, Arghentina, Úc, Israel, Maroc, Brazil, Phần Lan,…
- Theo Prescott (1961), có 6 loài tảo lam có chứa độc tố, tất cả đều ở nước ngọt. Đó là các loài:
Microcystis aeruginosa, Anabaena flosaquae, Nodularia spumigena, Aphanizomenon flosaquae,
Gloeotrichia echinulata, Coelosphaerium kutzingianum.
- Thời gian giết hại tuỳ theo loài vật bị ngộ độc, có loài chết trong nửa giờ, có loài chết trong 24-48 giờ.
Có hai ví dụ về sự ngộ độc do rong:
• 1952, ở Storm Lake (Iowa, Mỹ), độc tố của Anabaena flosaquae làm chết 6000 loài hải âu, 230 con
vịt, 50 sóc và chồn, 200 chim trĩ, 15 chó, 18 chuột, 4 mèo, 2 heo.
• 1962, ở đập Vaal (Transvaal, Nam Phi), một loài Microcystis phát triển trong những hồ nước đã giết
hại hàng ngàn con bò, cừu và những thú vật khác.
Câu 38: Độc tố ở song chiên tảo (Dinophyceae-Tảo giáp).
- Các loài thường chứa độc tố gồm các loài: Gonyaulax tamarensis, Gonyaulax catenella tiết ra độc tố
tích tụ ở tuyến tiêu hoá của sò ốc. Người ta khó phân biệt một con ốc lành và một con ốc bị nhiễm độc.
Các thú vật hay người ăn phải sò ốc này có thể bị giết hại bởi các triệu chứng: tê môi, lưỡi, tê ngón tay
khoảng nửa giờ sau khi ăn. Sau đó bị tê liệt lần lần khắp thân thể và bệnh nhân hấp hối khoảng 2-12 giờ
tuỳ theo lượng độc tố hấp thu và sau đó bị chết vì ngạt thở. Độc tố của Gonyaulax catenella là một
alkanoid tương tự như chất mã tiền strychnine tan trong nước và rượu, không tan trong ete, bền với
nhiệt trong môi trường acid, không bền trong môi trường kiềm. Tác nhân trung gian gồm: cua, tôm, các
động vật giáp xác gây hậu quả cho người gồm có: tê liệt, bệnh gan, giảm hô hấp và chết trong vòng 2-
12 giờ. Các vi tảo này thường hình thành từ thuỷ triều đỏ (red tide)
Câu 39: Nêu những lợi ích và tác hại của rong.
• Các tác hại:
- Làm hỏng nước, cả trong công nghiệp và trong sinh hoạt.
- Làm hư hại các khu vực giải trí.
- Làm nghẹt các thiết bị lọc nước.
- Làm chết động vật do hậu quả của độc tố (súc vật và gia cầm).
- Làm chết cá do độc tố và nghẹt thở.
- Làm chết người do ăn các động vật nhiễm độc, gây những bệnh ở người: dị ứng da, bệnh phổi, gan, ký
sinh trên các thực vật bậc cao như chuối, cà, cà phê.
• Lợi ích:
- Làm thức ăn cho người: các rong biển Chlorella, Spirulina.
- Làm thức ăn cho cá.
- Làm nguồn hỗ trợ cho chuỗi thực phẩm.
- Tạo ra những sản phẩm thương mại: rong biển, đất khuê tảo, các chất béo, dầu, Vitamin trích từ tảo, các
sản phẩm y dược học, sự cố định đạm và tạo điều kiện cần thiết cho đất, bảo vệ đất, oxy hoá và xử lý
nước thải, trong sạch hoá những dòng nước. Dùng trong thử nghiệm về sinh học, trong nghiên cứu:
nghiên cứu về bệnh ung thư, hải dương học, cổ sinh vật học, công nghiệp dầu mỏ, thẩm mỹ học.
CÔNG DỤNG MỘT SỐ VI TẢO ÍT ĐƯỢC BIẾT ĐẾN
I. Mở đầu:
II.
- Đối với các nhà công nghệ sinh học về tảo, có một lượng lớn thông tin về các loài đặc biệt như
Chlorella, Porphyridium, Botrycoccus, Dunaliella, Spirulina. Ngược lại có rất ít thông tin về
các loài tảo có ý nghĩa thương mại cao và nhiều giá trị hữu dụng khác như: Tetraselmis,
13
Nannochloris, Phaeodactylum tricornutum. Đặc biệt có ít nghiên cứu được thực hiện với nhóm
vi tảo lam, dù chúng có ý nghĩa tiềm năng rất lớn trong công nghệ sinh học. Trong phần này sẽ
trình bày một số vấn đề về các vi tảo nói trên.
III. Nội dung
1. Ý nghĩa thương mại của một số loài vi tảo ít được biết đến
- Vi tảo đã được đề xuất như một giải pháp cho nhiều vấn đề và nguồn tiềm năng cho nhiều sản
phẩm. Tuy nhiên giá thành cần được chú ý, cùng với việc nuôi trồng và thu hoạch các vi tảo vì cần
ly trích và làm sạch các sản phẩm có giá trị.
- Giá thành để sản xuất các vi tảo vào khoảng 0.5-1.5 USD/1kg. Vì vậy các vi tảo cung cấp các sản
phẩm có giá trị phục vụ ý nghĩa hơn là giá trị sản xuất mà chúng ta cần quan tâm ở phần này.
- Vi tảo được quan tâm là các loài sử dụng trong nuôi trồng thuỷ sản như sản xuất acid béo chính,
nhiều loài cố định đạm được dùng trong công nghiệp, và tảo cũng được dùng sản xuất các phân tử
có hoạt tính sinh học, có giá trị sử dụng trong trị liệu.
a. Nuôi trồng thuỷ sản
- Nuôi trồng vi tảo là phần gắn liền với nuôi trồng thuỷ sản bởi vì vi tảo cung cấp nguồn thức ăn cho
ấu trùng và các con trai, sò và giáp xác,…
- Một số loài vi tảo có giá trị đã biết trong nuôi trồng thuỷ sản gồm các loài được kể trong bảng. Mặc
dù những loài này có thể phát triển được trong các phòng tăng trưởng kín, sử dụng công nghệ khử
trùng chống lại những loài xâm nhập, tuy nhiên phương pháp nuôi trồng rất tốn kém. Cho nên sự
cần thiết phát triển công nghệ nuôi trồng rẻ tiền hơn bằng cách sử dụng các ao nuôi ngoài trời. Điều
kiện của những ao này phải phù hợp với các loài tảo hữu dụng để chúng phát triển ưu thế trong sự
cạnh tranh với những loài không mong muốn khác. Mặc dù các loài vi tảo sử dụng trong nuôi trồng
thuỷ sản đã được phân thành nhiều lớp khác nhau, tất cả chúng đều nằm trong 3 nhóm như sau:
- Những vi tảo trần, có chiên mao: đó là những tảo đơn bào chuyển động, tế bào không có vỏ silicat
hay carbonat bao bọc: Tetraselmis, Isochrysis, Dunaliella, Chlamydomonas…
- Đơn bào không cử động: Chlorella, Nannochloris, Stichococcus…
- Khuê tảo trung tâm: Thalassiosira, Chaetoceros…
b. Sản xuất những acid béo chính.
- Các loại dầu của một số loài vi tảo nước mặn chứa nhiều acid béo chính bao gồm acid C18 (acid
linoleic, acid ∀-linoleic) và acid C20 được dẫn xuất từ chúng như các acid béo chính (acid
arachidonic, acid eichosapentaenoic (EPA)). Bởi vì chúng không được tổng hợp trở lại trong cơ
thể người. Chúng được xem như là thành phần thiết yếu trong thức ăn thường ngày ở người. Trong
sự biến dưỡng ở người và động vật hữu nhũ, các acid béo chính là tiền chất của các chất:
prostaglandin, prostocylin, leucotriene, thrombosane. Đó là những chất gọi là họ hàng của chất
eicosanoid. Các họ hàng của những hợp chất này điều hoà và kiểm soát một loại chức năng biến
dưỡng và sinh lý. Một thức ăn thiếu những acid béo chính hay mất sự cân bằng giữa các loại khác
nhau: các loại Τ3, Τ6 dẫn đến nhiều chuỗi bệnh khác nhau từ tâm thần phân liệt đến sự tắc nghẽn
mạch máu.
- Acid EPA là thành phần đặc trưng của nhiều loại dầu có trong tảo nước mặn. Hàm lượng cao của
EPA là đặc trưng của dầu khuê tảo hình lông chim: Phaeodactylum, Nitzschia, Amphoroa, được
quan tâm đặc biệt vì những loài này thường chiếm ưu thế trong những ao ngoài trời và đã được
xem như là một sự có hại vì giá trị dinh dưỡng của chúng nghèo trong nuôi trồng thuỷ sản. Tuy
nhiên, khi nuôi trồng sinh khối chúng trở thành nguồn thực phẩm có chứa dầu thực vật biển; đặc
biệt hơn nữa, chúng là nguồn acid EPA, tổng hợp enzym của các chất eicosanoid, việc sử dụng
enzym ở dạng tự do và cố định để tổng hợp eicosanoid từ các acid C20 đã mở ra một con đường
cho việc sản xuất prostaglandin trong ống nghiệm, tránh sự cần thiết phải trích chất trên từ mô
động vật là phương pháp thông thường trong sản xuất.
c.Phân bón nông nghiệp
14
- Khả năng cố định đạm trong nông nghiệp của tảo lam được phát hiện lần đầu tiên bởi tác giả người
Nhật Watanabe và cộng sự (1951). Họ đã giới thiệu kỹ thuật cấy vào ruộng lúa với tảo lam
Tolypothrix tenuis khô và kết quả là sự gia tăng tỷ lệ đạm và sự gia tăng sản lượng mùa màng.
- Trong những năm gần đây, sự thành công của các nhà khoa học của viện nghiên cứu nông nghiệp
Ấn Độ đã dẫn đến sự thành công trong công nghệ bón phân sinh học bằng vi tảo ở Ấn Độ. Sự cấy
vào ruộng lúa nước với 10kg tảo lam/ha có thể cố định 20-30kg N/ha/ vụ mùa và có thể gia tăng
sản lượng ngũ cốc từ 10-15%.
- Công nghệ tảo này thường sử dụng 2-40 triệu hecta đất trồng lúa. Nó cũng đòi hỏi sự phát triển của
tảo lam trong đất, làm gia tăng độ kết dính của đất, ảnh hưởng có lợi cho sự thấm nước, độ thoáng
và nhiệt độ của đất. Việc nuôi tảo lần đầu cung cấp cho nông dân một hỗn hợp của các loài
Aulosira, Tolypothrix, Cylindrospermun, Nostoc, Anabaena, Scytonema, Plectonema (tảo lam
sợi).
- 1/3 lượng Nitơ của nông nghiệp thế giới được tổng hợp bằng con đường hoá học từ N2 trong không
khí, qua chu trình của Haben, phải sử dụng 2 tấn nhiên liệu dầu cho một tấn phân bón.
- Trước đây, sự áp dụng các công nghệ sinh học để cải tạo đất đã có ở Mỹ, với nền công nghiệp cung
cấp cho nông dân vi khuẩn Rhizobium để rải cùng vụ mùa trồng các cây họ đậu như đậu tương. Sự
cấy vào đất cùng với việc rải, đảm bảo quá trình cố định đạm xảy ra giữa vi khuẩn và nốt sần của rễ
thực vật. Những tính toán hiện nay áp dụng việc cấy Rhizobium trong công nghiệp ở Mỹ, đem vào
khoảng 15tr USD bán ra mỗi năm. Đây là nền công nghiệp nhỏ, nhưng có hướng phát triển rộng
lớn, làm giảm giá thành nghiên cứu trong việc đầu tư, áp dụng công nghệ cải tạo đất. Việc cố định
đạm của tảo lam đang được quan tâm, là nguồn năng lượng để tái sản xuất nitơ không khí bằng
amoniac từ sự quang hợp và không đòi hỏi sự cộng sinh với thực vật, và cũng không yêu cầu các
hợp chất hữu cơ để thêm vào đất như là nguồn năng lượng. Nhiều loài tảo lam đựơc quan tâm vì có
tiềm năng lớn nhất, đó là hai nhóm Tolypothrix và Nostoc.
- Nếu sự cấy tảo lam vào đất phù hợp, sau đó một lượng lớn tảo lam cần được phát triển
Tolypothrix tenuis và các tảo lam khác cho thấy các đặc trưng chú ý có thể sản xuất với số lượng
lớn. Chúng có khả năng phát triển trong tối, trong đường và phát triển một hệ thống quang hợp
hoàn chỉnh. Như vậy có nghĩa là Tolypothrix có thể sinh dưỡng dị dưỡng trong những mẻ nuôi
trồng được thu hoạch trong sự lên men và phơi khô. Tảo khô sau đó được gieo vào đất cùng với hạt
giống thì nó sẽ quang hợp và cố định đạm trở lại.
d Sự sản xuất các phân tử có hoạt tính sinh học.
- Các quá trình trao đổi, các chất biến dưỡng thứ cấp do vi sinh vật biển đã được biến đổi một phần
đáng kể do sự liên kết với các halides là những hợp chất halogen cộng với các chất khác vào trong
cơ cấu phân tử. Nói rộng ra, sự biến đổi cấu trúc là thực tế quan trọng nhưng chưa được biết. Tất cả
các loài vi tảo nước mặn, tảo lam cho thấy vai trò to lớn trong sản xuất thương mại, các chất kháng
sinh, các phân tử có hoạt tính sinh học khác.
- Do nhiều loài tảo lam dị dưỡng, việc này mở ra một khả năng nuôi trồng tảo lam bằng quá trình lên
men theo con đường giống như vi khuẩn trên cạn và nấm. Vì vậy các phân tử mới ở biển đã được
sản xuất dưới sự kiểm soát các điều kiện lên men, vô trùng.
- Một trong các loài tảo lam đã được nghiên cứu về hoạt động kháng sinh là Gomphospharia
uponina. Gần đây việc tái tổ hợp DNA với tảo lam như là loài Anacystis nidulans đã gia tăng
tiềm năng trong quá trình sản sinh các hợp chất mới.
2. Tảo
- Những loài vi tảo hữu dụng, mặc dầu phân loại khác nhau nhưng có thể chia làm 5 nhóm:
- Vi tảo trần có chiên mao (không có vỏ bao bọc).
- Các đơn bào không cử động.
- Khuê tảo bộ lông chim (Pennales)
- Khuê tảo bộ trung tâm (Cetroles)
- Tảo lam (Blue green algae = Cyanophyta).
- Đối với các nhà công nghệ về tảo, các nhóm này hữu ích hơn sự khác nhau của các sắc tố, sự cấu
tạo của vách tế bào hay số chiên mao. Các loại tảo có tiềm năng thương mại trong các nhóm trên sẽ
được nói đến trong phần sau.
15
a. Những tảo trần có chiên mao.
b.
- Tetraselmis đôi khi được gọi là Platymonas là một vi tảo trần có chiên mao. Tảo dễ nuôi trồng với
quy mô lớn và là nguồn thực phẩm cho nuôi trồng thuỷ sản.Giống Tetraselmis được miêu tả như
sau:
- Tế bào màu xanh lục.
- Kích thước 10-20 :m, thường di động dạng elip đến dạng ovan và có 4 chiên mao khá dài.
- Vách tế bào thường khá dày không có vỏ silicat hoặc calci carbonat bao phủ.
- Sinh sản bằng cách chia đôi. Hai tế bào con có chiên mao hoàn chỉnh trước khi thoát khỏi vỏ tế bào
mẹ.
- Trong cách nuôi trồng cũ trong phòng thí nghiệm, thì thường thấy vỏ trống và các chiên mao bị loại
bỏ, không thấy sinh sản hữu tính. Chất carbonhydrat được tích trữ bởi tế bào trong suốt giai đoạn
sáng và bị phân huỷ bởi sự phân chia tế bào trong suốt giai đoạn tối. Ngay khi sự phân chia tế bào
xảy ra ưu thế trong giai đoạn tối, các tế bào con của sự phân chia được cảm ứng với ánh sáng, tế
bào trở nên bất động trong suốt quá trình phân chia. Ở một vài loài không chiên mao, tế bào phân
cắt dính ở bề mặt.
- Nang ở Tetraselmis xảy ra ở giữa những điều kiện đặc biệt như là sự kéo dài quá trình thiếu chất
dinh dưỡng hay pH9. Nang chứa 4 tế bào con có thể nằm bất động trong nhiều tháng và
nảy mầm sau khi di chuyển đến môi trường tươi mát.
- Các loài Tetraselmis thường bơi theo đường thẳng với chiên mao hướng về phía sau, cơ thể xoay
vòng, nó thay đổi trực tiếp một cách đột ngột theo đường thẳng khác. Khi nghỉ chiên mao cử động
không đều và xoay vòng theo 180o.
- Hầu hết các loài sống tự dưỡng, các loài Tetraselmis chịu đựng biên độ rộng về muối và sống ở
các môi trường mặn khác nhau.
- Tetraselmis là nguồn thức ăn tốt cho ấu trùng của nhiều loài động vật có giá trị kinh tế như sò,
hàu, bào ngư.
- Các phương pháp nuôi trồng tảo theo khối trong nhà đã được thực hiện lại đối với Tetraselmis.
Nuôi trồng trong bùn với kích cỡ 40-2000l, sự chiếu sáng do các đèn huỳnh quang đặt bên trên hay
chung quanh các ống. Người ta sử dụng phương pháp nuôi trồng có thể liên tục hay bán liên tục và
đã đạt được sản lượng cao nhất khi nuôi trồng trong bồn 200l theo phương pháp bán liên tục, nghĩa
là sinh khối được thu mỗi ngày một ít và được thay vào môi trường mới. Theo phương pháp này,
nuôi trồng Tetraselmis được ổn định trung bình khoảng 65 ngày, có khi 32 ngày. Trước khi mẻ
cấy bị hư, các tế bào nổi lên trên bề mặt ống nuôi cấy. Sự kết thúc mẻ cấy được xem là sự nhiễm vi
khuẩn hơn là động vật đơn bào.
- Tetraselmis có nhu cầu dinh dưỡng đơn giản, nguồn nitơ có thể là NH3, ure, nitrat, acid amin. Tảo
không đòi hỏi vitamin và phát triển ở nhiệt độ từ 2-35oC, nuôi trồng với CO2, đồng thời cung cấp
CO2, điều chỉnh pH cho sự sản xuất tối đa là 7,8 hay nhỏ hơn. Tỷ lệ CO2 trong không khí ở khoảng
0,033%-5%.
- Tetraselmis là loài tảo mạnh, chiếm ưu thế khi nuôi cấy lẫn lộn ở phòng thí nghiệm. Các loài vi tảo
trần có chiên mao khác như Clamydomonas, Isochrysis, Monochrysis, Chromulina,
Hemiselnis,…khó nuôi trồng theo khối hơn vì có sự cạnh tranh kém và kém ổn định hơn
Tetraselmis.
c. Đơn bào không cử động.
- Ngược lại với một lượng lớn thông tin từ tảo Chlorella, người ta có rất ít thông tin về một loài tảo
nhỏ hơn hình cầu đơn bào không cử động như Nanochloris. Với các nhà công nghệ sinh học tảo thì
loài tảo này quan trọng vì chúng thường chiếm ưu thế trong môi trường nuôi cấy ngoài trời ở nhiệt
độ trên 25oC hay ở nồng độ muối thấp hơn nước biển. Và gần đây tảo được xem là nguồn thực
phẩm cho nuôi trồng thủy sản.
Tế bào Nanochloris màu xanh, không cử động, hình thoi hay ovan rất nhỏ, đường kính từ 2-6 :m.
-
Trong vài môi trường như đất,…các tế bào kết dính lại với nhau nhờ một chất nhầy, nhưng trong
phòng thí nghiệm và môi trường nuôi trồng ngoài trời thì chúng ở dạng đơn bào, Nanochloris sống
ở nhiều điều kiện khác nhau.
16
Tảo có biên độ nhiệt rất rộng, thời gian phân đôi từ 2-3 ngày ở 1oC.
-
- Tảo thường gặp ở vùng cửa sông ôn đới và phát triển ở nồng độ muối từ 20-30‰ ở nước biển, phát
triển nhanh ở nồng độ muối dưới 30‰. Độ mặn này mặn hơn sức chịu đựng của các tảo nuôi mặn.
Tảo thường xuất hiện ở nguồn nước phú dưỡng có độ mặn thấp và hỗn hợp nước biển với nước
thải.
Nanochloris gia tăng kích thích suốt thời gian chiếu sáng từ 2 – 3 μm và trở 4 – 6 μm đường kính.
-
Vào ban đêm, tế bào phân chia thành 2-4 tế bào con. Người ta có thể xem xét một vài loài tảo khác
Monochrysis, Isochrysis là thực phẩm có giá trị trong nuôi trồng thuỷ sản. Người ta đã phát hiện
một số loài này phát triển ở mẻ nuôi cấy ngoài trời và chẳng bao lâu chúng mọc tràn ngập cùng với
Nanochloris. Nhưng Nanochloris chiếm ưu thế trong khoảng 2 năm quan sát thí nghiệm, dù vài
mẻ cấy bị nhiễm khuê tảo Skeletonema costatum & Phaeodactylum tricornutum,...Môi trường
nuôi cấy sử dụng hỗn hợp nước biển và nước thải được bổ sung thêm phân bón nông nghiệp có
N 11
= Một số nguyên tố khác với lượng nhỏ
chứa Nitrat và orthophosphat với tỷ lệ tổng cộng là
P1
được thêm vào, nồng độ muối trung bình 15-20‰. Bể nuôi có 2 cỡ là 4m2 và 27m2 được xáo trộn
và bơm khí CO2 vào.
- Nhiều hệ thống ủ khác nhau được thử nghiệm và thấy khi đặt hệ thống có khoan lỗ chạy dọc đáy hồ
cho năng suất tảo lớn và là phương pháp ít phức tạp nhất và rẻ nhất.
- Một loài tảo nhỏ khác không cử động, đơn bào, màu xanh, thường chiếm ưu thế khi nuôi trồng theo
khối ở nhiệt độ 25oC là tảo Stichococcus. Tế bào Stichococcus rất nhỏ, hình trụ hay hình que. Nếu
không bị xáo trộn trong suốt quá trình nuôi thì tảo sẽ tạo hình sợi và bị đứt thành đoạn dễ dàng.
Stichococcus không tạo động bào tử hay giao tử, sinh sản bằng tế bào dinh dưỡng, sống trong môi
trường nước sạch và vài loài tảo ở biển. Tảo được xem là nguồn thực phẩm có giá trị thương mại
trong nuôi trồng thuỷ hải sản và cho các mục đích khác.
d. Khuê tảo lông chim
- Loài Phaeodactylum tricornutum là một loài khuê tảo lông chim ít được quan tâm, cho đến khi
các thí nghiệm nuôi trồng sinh khối ngoài trời của vi tảo nước mặn này vào khoảng 1970. Tảo được
tìm thấy ở những mẻ nuôi cấy liên tục ngoài trời của vi tảo nước mặn trong môi trường hỗn hợp
nước biển và nước thải cho khuê tảo lông chim, vài khuê tảo lông chim chiếm ưu thế trong các mẻ
nuôi cấy này và khuê tảo Phaeodactylum tricornutum tồn tại lâu nhất. Nhiệt độ có hiệu lực quan
trọng đối với sự ưu thế của loài Skeletonema costatum, là một loài khuê tảo trung tâm, ưu thế đặc
trưng trong ao tự nhiên ở nhiệt độ dưới 10oC, và tảo Phaeodactylum tricornutum ưu thế ở nhiệt
độ từ 10-23oC, giữa 20 và 25oC có hai loài khuê tảo lông chim khác là Nitzchia closterium,
Amphiporoa sp chiếm ưu thế. Ở nhiệt độ trên 25oC, các loài không phải khuê tảo lông chim
(Stichococcus, Nanochloris,…) chiếm ưu thế.
- Phaeodactylum tricornutum có nhiều đặc điểm để tồn tại và có 3 đặc điểm hình thái dễ nhận
thấy: hình ovan, thoi và tam giác, chính dạng tam giác được lấy để đặt tên.
- Dạng hình thoi là dạng thông thường chung ở phòng thí nghiệm và ở mẻ cấy dạng khối. Tế bào
thường ở trang thái riêng lẽ, nhưng cũng có thể ở dạng chuỗi, nhu cầu dinh dưỡng đơn giản không
cần Vitamin, chỉ cần một ít silicon, có thể dùng các nguồn dinh dưỡng khác như amoniac, nitrat,
ure,…và các nguồn hữu cơ khác. Nồng độ muối chịu đựng được20-70‰, tỷ lệ tối ưu cho sự phát
triển là 35‰. Dù có sự phân bố rộng lớn ở môi trường biển, nhưng tảo hiếm thấy có số lượng lớn
trong tự nhiên.
- Có hai lý giải mang tính thuyết phục về ưu thế trội của Phaeodactylum tricornutum là có khả
năng phát triển ở cường độ ánh sáng thấp và pH cao, hai điều kiện này phổ biến trong môi truờng
dày đặc. Phaeodactylum tricornutum là loài không thường gặp trong các loài vi tảo biển, nó sống
ở nơi có pH>10,3. Vì thế ở môi trường nuôi dày đặc nghèo chất đệm, tảo có sự thuận lợi cạnh
tranh. Điều chỉnh pH bằng cách sử dụng CO2 có lẽ là phương pháp bảo vệ những loài khác hơn là
Phaeodactylum tricornutum trong nuôi trồng sinh khối, dù Phaeodactylum tricornutum là
nguồn thực phẩm ít giá trị trong nuôi trồng thuỷ sản, nhưng là nguồn lớn về dầu biển, chiếm 20-
60% trọng lượng khô, các acid béo chính chiếm tỷ lệ lớn trong các loại dầu này.
17
e. Khuê tảo trung tâm
- Ba loài khuê tảo trung tâm được quan tâm nhiều là Chaetoceros, Skeletonema, Thalassiosira tất
cả đều là thực phẩm tốt cho nuôi trồng thuỷ sản. Tuy nhiên sự nuôi trồng theo khối dựa trên nền
tảng vững chắc và tin cậy nên chưa thoả mãn.
- Trong nuôi trồng liên tục nước biển có thêm ít chất dinh dưỡng không đáng kể, ở mức tương đương
nước biển nồng độ nitơ là 30:mol và nồng độ photpho là 3 :mol. Những loài khuê tảo trung tâm này
sẽ ưu thế, nhưng ở mức dinh dưỡng gia tăng cần thiết khi nuôi trồng theo khối thì khuê tảo trung
tâm chiếm ưu thế.
- Gần đây tất cả các công trình nghiên cứu về 3 loài khuê tảo này, thấy có sự liên quan đến sự phát
triển của chúng trong việc giải thích sự xuất hiện của chúng trong thí nghiệm và sự biến mất trong
môi trường nuôi cấy theo khối.
- Sự phát triển của Chaetoceros được nghiên cứu về phản ứng với amonium, đồng, clo ở nhiều tỷ lệ
pha loãng và cả nitrat. Nghiên cứu sự phát triển của Thalassiosira trong các nguồn nitơ, silicon,
Vitamin B12, tỷ lệ muối, kích thước tế bào, ánh sáng và canxi.
- Sự phát triển của Skeletonema được nghiên cứu trong việc phản ứng lại với nitơ, amoniac, silic,
nhiệt độ, cường độ ánh sáng, kim loại nặng và mức độ hoà tan. Dầu sao qua các cuộc nghiên cứu
cũng không biết đuợc các yếu tố phát triển giúp tảo này ưu thế cạnh tranh với khuê tảo lông chim
trong môi trường nuôi cấy tập trung theo khối giàu dinh dưỡng của nước biển. Tuy nhiên, người ta
làm vài tiến trình trong nuôi trồng quy mô lớn ở Chaetoceros. Trong nuôi trồng quy mô lớn ở
Chaeotoceros, cách thường làm trong nuôi trồng tôm là cấy Chaetoceros vào môi trường bể lớn
và đến khi có sự phát triển của khuê tảo thì cho ấu trùng tôm vào đáy bể. Nhưng thường xảy ra một
vấn đề là Chaetoceros phát triển nhanh tạo một mức độ cao và sau đó suy tàn. Mẻ cấy suy tàn làm
cho tảo và ấu trùng chết. Tiến trình được cải tiến là điều khiển sự nở hoa của tảo và ngăn sự gây
chết của ấu trùng.
- Nền tảng thành công trong sản xuất là cấy có sự điều khiển như là hệ quả nuôi cấy của các hoạt
động. Thời gian tuỳ thuộc vào trạng thái của Chaetoceros được phát hiện bằng kính hiển vi. Sử
dụng hồ nuôi có sức chứa 40000l với phương pháp tốt nhất là làm đầy các bể chứa với nước biển
giàu dinh dưỡng khoảng 2/3 dung tích để cấy Chaetoceros vào bể, sau một thời gian cho ấu trùng
tôm vào. Nước biển sạch và chất dinh dưỡng được bổ sung định kỳ để giữ được tế bào
Chaetoceros. Khoảng 30000-100000 tế bào/ml. Khi một mẻ cấy có dấu hiệu suy tàn, hoạt động
cứu chữa là bổ sung thêm vào nước biển sạch chất EDTA và cấy vào Chaetoceros mới. Sự thông
khí tăng tối đa − kiểu này không ngăn cản sự suy tàn của hoa tảo mà ngăn cản ấu trùng chết.
Các kỹ thuật khác được khám phá và sử dụng cho môi trường nuôi cấy theo khối ổn định của vi tảo là
làm tăng CO2 của thể tích khí. Tảo Thalassiosira trồng trong hồ 9000l. Khi môi trường không giàu
CO2, môi trường chuyển sang giai đoạn ngưng phát triển sớm, sản xuất một lượng lớn bọt và suy tàn.
e. Vi khuẩn lam (tảo lam)-Cyanobacteria
- Có rất ít nghiên cứu ứng dụng được thực hiện với vi khuẩn lam. Hầu hết các nghiên cứu ứng dụng
được thực hiện để giải thích ưu thế vượt trội của tảo lam trên nước mặt ở những hồ phú dưỡng.
- Ba loài vi khuẩn lam được nghiên cứu trong môi trường nuôi cấy liên tục: Oscillatoria, Anacystis,
Gomphosphaeria. Tất cả được chứng minh đều có tính thích nghi rất tốt với hệ thống lên men
khuấy trộn, đòi hỏi tiến trình kỹ thuật hoàn chỉnh để có giai đoạn dài sinh lý ổn định. Nhu cầu dinh
dưỡng đơn giản không sủi bọt và có khả năng chịu đựng các lực đè nén trong quá trình lên men.
Tuy nhiên với Oscillatoria vì tế bào hình sợi nhỏ, môi trường có xu hướng trở nên đặc hơn, ở thể
ổn định hoá tính hơn là trong dạng chạy. Nhiều thí nghiệm với nuôi cấy liên tục nhiều loài
Oscillatoria và Anacystis thường chiếm ưu thế trong nuôi cấy, đặc biệt ở điều kiện giới hạn CO2,
pH 9-10, nhiệt độ 30-40oC. Ở nhiệt độ 20oC, các mẻ nuôi cấy liên tục nhiều loài cho ra nhiều quần
thể ổn định gồm các loài Phaeodactylum, Nitzschia, Tetraselmis, Oscillatoria, Anacystis và vi
tảo trần có chiên mao, nhưng khi nhiệt độ tăng đến 35oC, tính đa dạng các loài trong thể ổn định
hoá tính giảm, vẫn chỉ có Oscillatoria là ưu thế. Cả Oscillatoia, Anacystis và các vi tảo lam khác
không thể tồn tại trong môi trường hoá tính ổn định khi tỷ lệ muối tăng 3,5-10% dù vi tảo lam
chiếm ưu thế ở nước mặt của các hồ giàu dinh dưỡng và thường ở dạng nhiều loài ở thể ổn định
18
hoá tính. Trong phòng thí nghiệm, chúng hiếm khi chiếm ưu thế ở hồ xử lý nước thải hoặc hồ nước
biển ngoài trời.
- Vi tảo lam có đặc tính giúp phân biệt chúng với loài tảo khác là khả năng đồng hoá nitơ của một số
loài vi tảo lam, điều này cho phép nhiều loài có điều kiện cạnh tranh trong môi trường có nitơ.
Nhưng môi trường nào có nitơ đồng hoá được thì các vi tảo lam có khả năng cố định đạm ở thế bất
lợi vì mất năng lượng cho quá trình đồng hoá.
- Cường độ ánh sáng yếu thuận lợi cho sự phát triển của một số loài vi tảo lam, Oscillatoria là một
ví dụ có khả năng tồn tại ở cường độ ánh sáng yếu hơn các loài tảo lam khác là Scenedesmus.
- Biên độ nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của vi tảo lam rất rộng, hơn nhiều loài tảo khác, và nói
chung nhiệt độ tốt nhất là 35oC. Nòi ưa nhiệt của loài Synechococcus sống ở 73oC, nồng độ muối
cao không có lợi cho sự phát triển của vi tảo lam, và một số loài thích hợp phát triển ở nồng độ
muối cao thì không thể đồng hoá nitơ. Dường như sự đồng hoá Nitơ là một tiến trình dễ bị ảnh
hưởng nhiều hơn sự quang hợp ở nồng độ muối cao.
- Một điểm đặc biệt ở vi tảo lam là có khả năng phát triển dị dưỡng trong tối lẫn trong sáng, dù hiện
tượng này không được nghiên cứu có hệ thống. Các loài Nostoc, Tolypothrix có khả năng phát
triển dị dưỡng trong tối. Loài Tolypothrix tenuis phát triển trong tối ở môi trường glucose,
fructose hay saccharose với sự hiện diện của muối amon, acid amin nhưng không có nitrat.
NUÔI TRỒNG PORPHYRIDIUM
I. Giới thiệu
- Porphyridium là một loài tảo đơn bào thuộc ngành Rhodophyta (Hồng tảo). Porphyridium là một
sinh vật đơn bào trong tự nhiên có thể được nuôi cấy dễ dàng để sử dụng trong hệ thống thực nghiệm
và là một cơ thể lý thú cho những nghiên cứu về vai trò của sắc tố phụ trong quang hợp. Tảo chứa
một lượng polysaccharid và acid béo cần thiết khá cao nên được quan tâm về tiềm năng sử dụng như
là một nguồn chất hỗn hợp có giá trị.
II. Phân loại và các trú quán tự nhiên
- Porphyridium được mô tả đầu tiên bởi Naegeli (1849) và tảo được đặt tên do màu tía của rong. Vị trí
phân loại của tảo đã gây nhiều tranh luận. Porphyridium đã được sắp xếp qua nhiều thời gian, ít nhất
là trong 7 Họ đại diện cho 3 Ngành:
• Họ Palmellaceae
• Họ Porphyraceae
• Họ Protococcaceae
• Họ Chroococcaceae
• Họ Scenedesmaceae
• Họ Cyanophyceae
• Họ Bangiaceae
- Màu sắc hiện diện là một tiêu chuẩn có giá trị cho việc xác định loài của giống. Loài mẫu la loài
Porphyridium purpureum, do tác giả Dren và Ross, và loài Porphyridium cruentum, do tác giả
Naegeli là một loài đồng nghĩa. Hiện nay Porphyridium được xếp vào ngành Hồng tảo:
• Ngành Rhodophyta
• Lớp Bangiophycidae
• Bộ Porphyridiales
• Họ Porphyridiaceae
- Hiện nay, người ta thấy Porphyridium được phân bố ở nhiều trú quán khác nhau và có thể phân lập
từ các trú quán nước ngọt, lợ và mặn, cũng như có thể tìm thấy chúng ở mặt đất ẩm hoặc những nơi
đất trong nhà kính dưới dạng lớp màu đỏ.
- Lần đầu tiên tảo phát triển trong môi trường nuôi trồng thuần do Kufferath và thành tựu này được lặp
lại khoảng 200 năm sau do Vischer, và ông này đã phổ biến chi tiết và công bố kết quả về sự phát
triểntrong môi trường đặc và hoàn hảo
19
- Sự nuôi cấy tinh khiết được thực hiện nhờ sự chuyển vật liệu qua giấy lọc ẩm và cho phép những tế
bào trượt ra khỏi vật cấy, do đó chúng có thể chuyển đến những miếng thạch. Tuy nhiên, sự phát triển
đạt được trong môi trường đặc còn thấp.
- Tác giả Pringsheim trinh bày mối liên quan trong sự phát triển tốt của P. cruentum trong nước biển
tự nhiên và gợi ý tảo này có nguồn gốc ở biển.
- Tác giả Kylin là người mô tả sớm nhất một loài ở biển mang tên P. marinum và loài này có hình thái
đồng nhất với P. cruentum và các tác giả đã đưa đến kết luận là những dạng sống ở biển và đất liền
của P. cruentum có kiểu sinh thái của cùng một loài.
- Cách nghiên cứu trên sự sinh trưởng đơn dòng của P. cruentum trên môi trường nước biển nhân tạo,
cho thấy là cơ thể sinh vật đạt mức sinh trưởng tốt với một số lượng lớn như vậy sẽ là một vật liệu tốt
cho việc nghiên cứu sinh thái học, sinh hoá học và sự nuôi cấy sinh khối.
III. Hình dạng và siêu cấu trúc
- Những tế bào Porphyridium có thể đơn độc hay kết nối với nhau thành tập đoàn bao bọc trong khối
chất nhầy. Những tế bào phần lớn không có vách, trong đó những cấu thể ngoại chất không có khuôn
hoặc cơ cấu vi sợi. Chất nhầy vô định hình được tế bào thường xuyên tiết ra làm thành một màng bao
xung quanh chúng. Chất này có thể hoà tan trong nước và là một Polysaccharid có chứa Sulphate. Sự
di động bằng cách trượt và sự biến hình đều có thể xảy ra. Một vài tế bào có dạng biến hình và có thể
to hơn tế bào khác. Các tế bào thường có một quang hướng động thuận. Mỗi tế bào có một lạp riêng
biệt hình sao. Những nghiên cứu siêu cấu trúc cho thấy phiến Thylakoid của lục lạp mang những hạt
Phycobilisome và những hạt tinh bột nằm tự do trong tế bào chất, nhưng bị áp sát vào vách lục lạp.
Nhân tế bào nằm giữa các nhánh, ty thể, mạng nội chất và bộ máy Golgi đều hiện diện trong tế bào.
- Nhiều tác giả đã nghiên cứu về vòng đời tế bào ở một số loài Porphyridium. Mỗi tế bào sẽ phân cắt
cho hai tế bào con, và có thể ở một vài dòng tế bào sẽ phân cắt cho ra nhiều hơn hai tế bào con. Sự
phân chia và tái tổ hợp của nhân con xảy ra trước khi có sự phân bào đầu tiên. Dấu hiệu đầu tiên của
sự phân bào là sự kéo dài nhẹ của tế bào gần giống hình cầu và có sự di chuyển của nhân con đến hai
điểm cuối, đối diện nhau của tế bào. Sự phân bào được hoàn tất bởi sự thắt lại ở giữa của tế bào, đồng
thời dẫn đến sự phân cắt dần của lục lạp, hạch lạp và các bào quan khác. Cuối cùng tạo thành hai tế
bào con giống hệt nhau. Tiến trinh phân chia tế bào xảy ra khoảng 25 phút.
IV. Hiệu quả các nhân tố môi trường trên sự sinh trưởng
1. Nhiệt độ
- Tế bào Porphyridium có thể chịu được một biên độ nhiệt độ rộng và khoảng từ 10-35oC. Nhiều tác
giả đã tìm ra một nhiệt độ cực thuận cho sự sinh trưởng là 21oC. Tuy nhiên một số tác giả khác lại
đưa ra một nhiệt độ tối hảo từ 21-28oC và cuối cùng thì người ta cũng đồng ý với một nhiệt độ là
25oC và thời gian phân đôi ít hơn 10 giờ.
2. Chế độ và cường độ ánh sáng
- Người ta không tìm được một điều kiện riêng biệt nào cho việc xác định chế độ sáng và tối, mặc dầu
vài loài có chu là 12/12 giờ thay vì là 18/16 giờ. Sự sinh trưởng mạnh nhất đạt được khi sự nuôi cấy
càng tăng lên dưới ánh sáng liên tục. Sự sinh trưởng của Porphyridium không bị ức chế bởi cường
độ ánh sáng cao và bởi tiến trình tiếp nhận O2. Tốc độ sinh trưởng bị thay đổi bởi mật độ lượng tử
ánh sáng tăng trên 400% khi chuyển từ 538-4300 lux. Trong tế bào sự tăng thể tích đi kèm với sự kết
hạt của tế bào chất, sự tạo thành thuỷ thể được thực hiện nghiêm ngặt ở mật độ lượng tử cao nhất.
Hàm lượng sắc tố tiếp tục giảm dần với sự tăng của mật độ ánh sáng và môi trường nuôi cấy trở nên
xanh khi có mật độ lượng tử ánh sáng cao do làm mất một lượng tương đối lớn phycocianin.
- Sự sinh trưởng của P. cruentum cũng phụ thuộc vào ánh sáng dù chúng có thể chịu đựơc một biên độ
rộng của mật độ lượng tử. Kết quả sự tăng của mật độ ánh sáng có ý nghĩa làm giảm kích cỡ của lục
lạp và tăng sự kết hạt của nội dung tế bào.
20
