Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm thức ăn bổ sung giàu axit béo từ vi tảo biển Chaetoceros Calcitrans và Nannochloropsis Oculata phục vụ sản xuất giống thủy sản (23/09/2024)

Vi tảo là nguồn thức ăn tự nhiên không thể thiếu trong những giai đoạn phát triển đầu tiên của nhiều đối tượng thủy sản bao gồm cá biển, động vật thân mềm và giáp xác. Trong số các loài tảo Chaetoceros calcitran (C. calcitrans) và Nannochloropsis oculata (N. oculata) được sử dụng nhiều trong sản xuất giống cá biển và nhuyễn thể hai mảnh vỏ, do kích thước nhỏ và giá trị dinh dưỡng cao. Đối với sản xuất giống hải sản như ấu trùng hai mảnh vỏ, ấu trùng tôm, vi tảo biển thường được sử dụng trong hầu hết các giai đoạn sản xuất giống, từ giai đoạn nuôi vỗ và giai đoạn ấu trùng, con non. Các giai đoạn khác nhau của cá thể thông thường được sử dụng dùng mỗi loài vi tảo khác nhau phù hợp về kích thước, thành phần dinh dưỡng phù hợp. Việc ứng dụng các sản phẩm từ các loài vi tảo biển trong khẩu phần thức ăn của mỗi loài thủy sản sẽ làm tăng tỷ lệ sống và sinh trưởng của các ấu trùng và giống động vật nuôi.

Nhằm chủ động công nghệ để tạo được sản phẩm vi tảo tươi dạng sệt (paste), dạng dịch lỏng đặc giàu axít béo với giá thành thấp, có thể sử dụng nguồn vi tảo sản xuất tại chỗ ngay ở địa phương, chủ động nguồn thức ăn bắt buộc đối với giống thuỷ sản, đặc biệt cho ấu trùng cá biển, tôm, ngán, ngao và hầu tại Hải Phòng và một số tỉnh lân cận. Viện Nghiên cứu Hải sản đã được phê duyệt triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp thành phố: Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm thức ăn bổ sung giàu axit béo từ vi tảo biển Chaetoceros Calcitrans và Nannochloropsis Oculata phục vụ sản xuất giống thủy sản, do ThS Bùi Trọng Tâm làm chủ nhiệm.

Nghiên cứu cho thấy, Vi tảo biển có thành phần dinh dưỡng phong phú tuỳ theo loài và điều kiện nuôi sinh khối. Hàm lượng protein của các loài vi tảo dao động từ 6-52%, lipid từ 7-23%, carbohydrate từ 5-23%, các loại viatmin C từ 1-16mg/g khối lượng khô, riboflavin từ 20-40µg/g khối lượng khô.Kết quả nghiên cứu đã tổng hợp được các tài liệu, thực trạng vấn đề nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến công nghệ nuôi sinh khối, thu sản xuất và bảo quản sản phẩm vi tảo biển, tình hình ứng dụng tảo làm thức ăn trong sản xuất giống và nuôi trồng thuỷ sản. Các thông tin và dẫn liệu tổng hợp được làm cơ sở đề xuất nghiên cứu và hoàn thiện các công đoạn của quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cô đặc từ tảo giàu axit béo từ 02 loài tảo C. calcitrans và N. oculata.

Thử nghiệm nuôi sinh khối tảo quy mô 1m³/mẻ

Bằng phương pháp thu thập và mua giống tảo thuần chủng từ Bảo tàng Giống chuẩn Vi sinh vật Việt Nam. Nhóm nghiên cứu đã thu thập được 02 loài tảo C. calcitrans và N. oculata từ các đơn vị cung cấp tảo giống chuyên nghiệp. Các loài tảo được lưu giữ bằng các phương pháp, kỹ thuật khác nhau: dịch lỏng, thạch lỏng, thạch ẩm, đông sâu chủ động và đáp ứng được nguồn giống để cung cấp nhân nuôi sinh khối cho sản xuất. Đã nghiên cứu, hoàn thiện quy trình nuôi sinh khối tảo C. calcitrans và N. oculata giàu axit béo quy mô thí nghiệm với các thông số tối ưu về môi trường dinh dưỡng, độ mặn, pha tăng trưởng và sản xuất thử nghiệm quy mô 500-1000L/mẻ. Đã nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ thu, tạo và bảo quản sản phẩm cô đặc tảo C. calcitrans và N. oculata, các sản phẩm cô đặc từ tảo được sản xuất theo quy trình có chất lượng ổn định, nhiệt độ bảo quản 1-3^oC phù hợp với thời gian từ 2-3 tháng đối với tảo C. calcitrans và 5-6 tháng đối với tảo N. oculata. Các sản phẩm cô đặc từ tảo có thể thay thế 80-90% tảo tươi làm thức ăn nuôi ngao giống M. lyrata và luân trùng B. plicatilis.Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cô đặc từ tảo N. oculata sản phẩm có hàm lượng axit béo PUFA > 25% TFA, gồm các bước:

Bước 1: Chuẩn bị nước: Nước biển được để lắng, lọc thô bằng hệ thống lọc cát và than hoạt tính, điều chỉnh về độ mặn 25-30‰, sau đó xử lý bằng chlorine 20-30ppm, sục khí liên tục trong 24 - 48h, để lắng, kiểm tra dư lượng chlorine bằng thuốc thử Octolidin và trung hòa bằng Na₂S₂O₃, lọc bằng hệ thống cột lọc (5mm-than hoạt tính-1mm) thuộc hãng Karofi tạo ra nguồn nước biển sạch. Nước sau khi xử lý không để quá 48 giờ.

Bước 2: Chuẩn bị môi trường: Môi trường f/2 (điều chỉnh N:441µM và P:18,1µM) được pha theo công thức của Guillard và cộng sự - f/2N, hấp tiệt trùng ở nhiệt độ 121⁰C trong 15 phút trước khi sử dụng (ngoại trừ thành phần vitamin). Cấp môi trường dinh dưỡng theo tỷ lệ 1ml/L nước nuôi.

Bước 3: Chuẩn bị giống tảo: Tảo giống sau khi hoạt hoá sẽ được cấy chuyển sang bình tam giác có thể tích 500-1000 ml. Mật độ giống ban đầu: 1,75 -2,0 x 10⁶ tb/ml. Giống được nuôi trong điều kiện cường độ chiếu sáng 45-50 (µE m^-2 s^-1) và được sục khí với tốc độ nhẹ. Sau 7 ngày nuôi, tiến hành nhân giống trung gian. Nhân giống tảo từ ống nghiệm sang hệ thống bình tam giác 500-1000 ml. Tảo giống nuôi ở thể tích 500-1000ml sẽ được cấy chuyển sang bình nhựa với dung tích là 5-6L. Sục khí với tốc độ vừa phải 24h/24h. Mật độ giống ban đầu: 3-5x10⁶. Giống được nuôi trong điều kiện ánh sáng nhân tạo, cường độ chiếu sáng 70-75 (µE m^-2 s^-1). Sau 5-7 ngày, giống được chuyển sang nuôi sinh khối ở hệ thống đơn giản. Tảo giống ở thể tích 5-6L được cấy chuyền sang hệ thống bình 15-18L. Các điều kiện nuôi: ánh sáng 85-90 (µE m^-2 s^-1), nhiệt độ 25⁰C, độ mặn 30‰, chu kỳ chiếu sáng 12L:12D, môi trường dinh dưỡng f2N, sục khí liên tục và bổ sung CO₂ hoặc Na₂HCO₃ duy trì pH 7,5-8,5. Sau 6-7 ngày nuôi tảo được sử dụng làm nguồn giống cho hệ thống nuôi quy mô sản xuất. Giống tảo nuôi ở thể tích 15-18L sinh trưởng ở pha tăng trưởng được sử dụng làm nguồn giống cho hệ thống nuôi túi nilon với mật độ nuôi ban đầu 10 triệu tb/ml.

Bước 4: Chuẩn bị hệ thống: Hệ thống nuôi được thiết kế và lắp đặt như sau:Với hệ thống túi nilon treo: các đơn vị túi có đường dẫn ánh sáng hay bán kính túi phù hợp là 25 cm, chiều cao 120 cm và thể tích mỗi đơn vị túi 25-30L. Hệ thống túi được thiết kế với giá treo bằng thép, chiều cao 150 cm. Các ống dẫn khí được nối với máy nén khí, bình cung cấp CO₂ và bố trí dọc theo thanh trên của giá treo đảm bảo sự cung cấp khí cho quá trình vận hành hệ thống. Các hệ thống trước khi sử dụng được rửa sạch, kiểm tra lại hệ thống đảm bảo an toàn khi nuôi. Quá trình nuôi được sục khí liện tục, đảm bảo pH từ 7,5-8,5 thông qua việc bổ sung Na₂HCO₃ hoặc CO₂ (1-2% v/v).

Bước 5: Vận hành nuôi:Sau khi đã chuẩn bị được hệ thống nuôi, tảo giống được cấp vào các túi với nước biển đã xử lý sạch, đảm bảo sau khi cho giống tính toán mật độ ban đầu đạt từ 10-15 triệu tb/ml. Cấp hỗn hợp môi trường dinh dưỡng f/2N theo tỷ lệ 1ml/L. Với quy mô nuôi tảo phòng thí nghiệm: hệ thống nuôi được kết nối với máy sục khí điều chỉnh pH 7,5-8,5 bằng Na₂HCO₃ hoặc CO₂ và điều chỉnh tốc độ sục khí. Với quy mô sản xuất: Bật máy nén khí sau khi đã kết nối với hệ thống, mở van khí và điều chỉnh tốc độ sục khí. Điều chỉnh pH 7,5-8,5 bằng Na₂HCO₃ hoặc CO₂.

Bước 6: Chăm sóc: Thường xuyên kiểm tra đo nhiệt độ, ánh sáng và pH ở các hệ thống nuôi đơn giản, ngày 2 lần. Duy trì pH 7,5-8,5 bằng bổ sung Na₂HCO₃ hoặc CO_2. Môi trường dinh dưỡng f/2N được bổ sung định kỳ 3 ngày/lần nhằm hạn chế thiếu hụt các chất dinh dưỡng cho sinh trưởng của tảo. Duy trì độ mặn 30‰. Hàng ngày sử dụng buồng đếm hồng cầu để xác định mật độ.

Bước 7: Thu hoạch, tạo sản phẩm cô đặc từ tảo: Tảo nuôi trong các hệ thống đơn giản sau khi đạt mật độ trung bình khoảng 70- 80 triệu tb/ml được thu hoạch bằng việc sử dụng bơm hút theo tỷ lệ 30-50% (3 ngày thu/lần), bổ sung thêm nước mới vào các đơn vị túi của hệ thống. Khi quần thể tảo có mật độ xuống dưới 50x106 tb/ml (ngày nuôi thứ 28-30) tiến hành thu hoạch 100%. Tảo được kết bông bằng Nannochitosan nồng độ 40-60 mg/L hoặc Magnafloc LT25 0,6 mg/L. Sau 15-20 phút thu sinh khối tảo và loại bỏ phần nước phía trên, tiếp tục cô đặc tảo bằng cách sử dụng lọc hoặc ly tâm tạo sản phẩm dạng sệt. Tạo sản phẩm cô đặc tảo N. oculata: sinh khối tảo sau khi thu hồi cô đặc được sử dụng để tạo sản phẩm dạng sệt và dịch lỏng. Nước biển 25-30‰ được lọc sạch, khử trùng dùng để pha tạo sản phẩm. Đối với sản phẩm dạng sệt, nồng độ sinh khối tảo được pha loãng với nồng độ 1000g/L tương đương với mật độ ~50 tỷ tb/ml. Đối với sản phẩm dạng dịch lỏng, nồng độ sinh khối tảo được pha loãng với nồng độ 100g/L tương đương với mật độ ~5 tỷ tb/ml. Với 1 kg cô đặc từ tảo nguyên chất tạo được 10 L sản phẩm dịch lỏng đậm đặc.

Bước 8: Bảo quản sản phẩm cô đặc từ tảo:Cô đặc từ tảo N. oculata sau khi được được tạo thành các sản phẩm dạng sệt và dạng dịch lỏng tương ứng với nồng độ sinh khối 1000 g/L (~50x10⁹ tb/ml) và 100 g/L (~5 tỷ tb/ml). Các sản phẩm cô đặc từ tảo được đựng trong các túi nhựa 0,5-1L và ghi các thông tin sản phẩm trên nhãn: tên loài (Nannochloropsis oculata), kích thước tế bào (3-5µm), chất lượng sản phẩm (hàm lượng axit béo PUFA > 25% TFA), thời hạn sử dụng 5-6 tháng. Các sản phẩm cô đặc từ tảo được bảo quản ở nhiệt độ 1-3⁰C.

Để có được quy trình công nghệ tạo thức ăn cô đặc từ vi tảo C. calcitrans và N. oculata, đề tài đã kế thừa các nghiên cứu đi trước liên quan đến vi tảo biển để xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm cô đặc từ tảo C. calcitrans và N. oculata giàu axit béo trên phù hợp với điều kiện thực tế tại Hải Phòng. Nhóm nghiên cứu đã sơ bộ tính toán giá thành sản xuất sản phẩm cô đặc đối với 02 loài tảo, chi phí sản xuất có thể chấp nhận được với điều kiện ở địa phương Hải Phòng và Việt Nam, sản phẩm có khả năng cạnh tranh và thương mại hoá trên thị trường. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê KH&CN Hải Phòng./.