English
Tin tức
Nghiên Cứu Tầm Quan Trọng Của Vi Tảo Trong Ngành Nuôi Trồng Thủy Sản
TÓM TẮT
Nuôi trồng thủy sản là một ngành có tốc độ phát triển nhanh và không ngừng tăng sản lượng. Do tầm quan trọng của lĩnh vực này ngày càng có sức ảnh hưởng, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thực hiện các khảo sát để xác định những tác động tích cực và tiêu cực của vi tảo đối với nuôi trồng thủy sản. Bài nghiên cứu được chia thành bốn phần: (1) vi tảo – một chất phụ gia có ích trong thức ăn của ngành nuôi trồng thủy sản, (2) các sắc tố tạo màu và các hợp chất hoạt tính sinh học, (3) sự lọc nước, (4) độc tố của tảo.
1. Giới thiệu
Tảo là sinh vật quang hợp, chúng là nguồn tài nguyên cơ bản của cacbon trong tế bào và năng lượng hóa học cho các sinh vật khác. Do đó, chúng thường gọi là sinh vật sản xuất sơ cấp. Nhìn chung, tảo được phân loại thành tảo vĩ mô (rong biển) và vi tảo (đơn bào). Đối với sự phát triển của vi tảo, chúng cần ánh sáng, CO2 và chất dinh dưỡng. Trong các ngành mỹ phẩm, dược phẩm và trong nuôi trồng thủy sản, vi tảo được sử dụng làm thực phẩm, sản xuất các hợp chất hữu ích, làm bộ lọc sinh học để loại bỏ chất dinh dưỡng dư thừa và các chất ô nhiễm khác từ nước thải. Ngoài ra, vi tảo là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học vì nó có hàm lượng dầu cao và sản xuất sinh khối nhanh chóng.
Nuôi trồng thủy sản là một ngành có tốc độ phát triển nhanh và không ngừng tăng sản lượng. Các loài vi tảo được sử dụng thường xuyên nhất trong nuôi trồng thủy sản là Chlorella, Tetraselmis, Scenedesmus, Pavlova, Phaeodactylum, Chaetoceros, Nannochloropsis, Skeletonema và Thalassiosira. Chúng có tốc độ tăng trưởng nhanh và ổn định trong môi trường nuôi, mặc dù hệ thống trại giống có thể xảy ra sự thay đổi nhiệt độ, ánh sáng và chất dinh dưỡng. Vi tảo phải có thành phần dinh dưỡng tốt, không có độc tố vì nó có thể được ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn của sinh vật nuôi.
Ứng dụng chính của vi tảo trong nuôi trồng thủy sản có liên quan đến việc sử dụng vi tảo trong thức ăn chăn nuôi. Hiện nay 30% sản lượng tảo trên thế giới được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, nhưng việc sử dụng trong nuôi trồng thủy sản chủ yếu là cho ấu trùng cá, nhuyễn thể và giáp xác. Nước thải từ các trang trại nuôi cá thâm canh chứa nhiều các hạt rắn và các chất dinh dưỡng hòa tan, chủ yếu ở dạng nitơ vô cơ và phốt pho. Việc sử dụng vi tảo sống để loại bỏ các chất dinh dưỡng hòa tan dư thừa từ nước thải nuôi trồng thủy sản là một phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Vi tảo chứa nhiều hợp chất hoạt tính sinh học có thể được khai thác để sử dụng cho mục đích thương mại. Sắc tố astaxanthin carotenoid tạo nên màu hồng của thịt cá và một trong những nguồn astaxanthin tự nhiên là từ tảo xanh nước ngọt Haematococcus pluvialis.
Mặt khác, một số ít vi tảo tiết ra chất độc có thể gây ra các vấn đề trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt của động vật có xương sống (cá) và động vật không xương sống (động vật có vỏ). Sự nở hoa của tảo mặc dù không gây độc nhưng có thể dẫn đến thảm họa cho các loài thủy sinh, bởi vì sự nở hoa làm cạn kiệt oxy trong vùng nước cạn của nhiều hệ thống nuôi trồng thủy sản. Vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện để xác định các ảnh hưởng tích cực và tiêu cực của vi tảo đối với nuôi trồng thủy sản do tầm quan trọng của lĩnh vực này ngày càng tăng.
2. Vi tảo – Chất phụ gia có ích trong nuôi trồng thủy sản
Trong những năm gần đây, nhu cầu về protein ngày càng lớn và giá bột cá ngày càng tăng đã dẫn đến việc tìm kiếm các giải pháp thay thế mới, như các nguồn protein động thực vật để đáp ứng cho ngành nuôi trồng thủy sản. Một loại thức ăn dễ tiếp cận và tương đối rẻ có thể trả lời thành công cho câu hỏi đầy thách thức được đặt ra trong nuôi trồng thủy sản là tảo.
Liên quan đến việc sử dụng bột tảo (Spirulina sp.) để thay thế bột cá trong thức ăn cho các loài thủy sinh, các thí nghiệm đã được tiến hành với các loài cá từ các chủng Oreochromis, Siganus channeliculatus, Oncorhynchus mykiss.
Vi tảo được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản để làm thức ăn tươi sống cho tất cả các giai đoạn phát triển của nhuyễn thể hai mảnh vỏ (ví dụ: hàu, sò điệp, nghêu và trai), cho giai đoạn con của bào ngư, động vật giáp xác, động vật phù du, và một số loài cá. Các loài vi tảo có thể thay đổi đáng kể về giá trị dinh dưỡng của chúng, nó cũng có thể thích nghi trong các điều kiện nuôi cấy khác nhau. Vi tảo có các đặc tính dinh dưỡng tốt dưới dạng đơn hoặc trong chế độ ăn hỗn hợp bao gồm C. calcitrans, C. muelleri, P. lutheri, Isochrysis sp., T. suecica, S. costatum và Thalassiosira pseudonana.
Các giống vi tảo làm thức ăn cho ấu trùng bao gồm Chaetoceros, Thalassiosira, Tetraselmis, Isochrysis và Nannochloropsis. Ấu trùng của các loài sinh vật sẽ ăn các vi tảo này trực tiếp hoặc gián tiếp. Cách gián tiếp nghĩa là tảo được cung cấp cho ấu trùng của các loài sinh vật thông qua artemia, luân trùng, và moina (trứng nước).
Sự kết hợp giữa các loài tảo khác nhau cung cấp dinh dưỡng, cân bằng tốt hơn và cải thiện sự tăng trưởng của cá tốt hơn so với chế độ ăn chỉ có một loài tảo. Để được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản, vi tảo phải dễ nuôi, ít độc tính, giá trị dinh dưỡng cao với kích thước và hình dạng tế bào phù hợp, có thành tế bào dễ tiêu hóa để tạo ra các chất dinh dưỡng.
Hàm lượng protein, vitamin và các axit béo không bão hòa đa là các yếu tố chính quyết định giá trị dinh dưỡng của vi tảo. Có nhiều phương pháp khác nhau được thực hiện để cải thiện hàm lượng axit béo không bão hòa đa trong vi tảo, với các điều kiện thao tác như cường độ ánh sáng, trạng thái dinh dưỡng hoặc nhiệt độ cho phép điều chỉnh thành phần lipid, do đó có thể tối ưu hóa năng suất và sản lượng tổng thể của tảo.
Việc sử dụng tảo làm chất phụ gia trong nuôi trồng thủy sản đã nhận được nhiều sự quan tâm, bởi vì nó có khả năng tác động tích cực đến trọng lượng, tăng triglycerid và lắng đọng protein trong cơ, cải thiện khả năng kháng bệnh, giảm lượng nitơ thải ra môi trường, tăng khả năng tiêu hóa của cá, hoạt động sinh lý, khả năng chịu đói và tăng chất lượng thịt cá.
3. Sắc tố và các hợp chất hoạt động sinh học
Các vi tảo như Dunaliella salina, Haematococcus pluvialis và Spirulina sp. được sử dụng làm nguồn cung cấp chất màu tự nhiên cho việc nuôi tôm thương phẩm, cá diếc và cá cảnh. Vi tảo Dunaliella sp., Chlorella sp. và Spirulina sp. là ba loại chính đã được sử dụng thành công để sản xuất nồng độ cao các hợp chất có giá trị như lipid, protein và sắc tố. Trong đó, Chlorella sp. và Spirulina sp. thường được đưa vào thức ăn cho cá cảnh vì màu sắc và bề ngoài khỏe mạnh của cá là tiêu chuẩn chính của thị trường.
Một số vi tảo là các sinh vật sống trong môi trường phức tạp với các điều kiện thay đổi về độ mặn, nhiệt độ, chất dinh dưỡng, sự chiếu xạ của tia UV-Vis. Do đó, chúng phải thích nghi nhanh chóng với các điều kiện môi trường mới để có thể tồn tại, tạo ra nhiều chất chuyển hóa thứ cấp (hoạt tính sinh học) mà không được tìm thấy ở các sinh vật khác. Rønnestad và cộng sự (1998) đã chứng minh rằng các sắc tố của vi tảo chuyển qua động vật phù du có thể có ích về giá trị dinh dưỡng. Sắc tố lutein phổ biến trong vi tảo “lục” (Tetraselmis spp.) có thể được sử dụng để cải thiện giá trị dinh dưỡng của Artemia. Khi sử dụng các loài giáp xác thủy sinh làm thức ăn, ấu trùng cá bơn làm biến đổi lutein thành vitamin A. Vi tảo Dunaliella salina được trồng để lấy nguồn cung cấp sắc tố quang hợp, beta-carotene. Beta-carotene được sử dụng làm phẩm nhuộm màu cam và chất bổ sung vitamin C.
Theo Li và cộng sự (2008), một số chế phẩm sinh học có giá trị cao được chiết xuất từ vi tảo là: astaxanthin và leutin, chúng sản xuất ra Haematococcus pluvialis, phycocyanin – Spirulina platensis, axit béo không bão hòa đa – Chlorella sp., Schizochytrium sp., Biotin và vitamin E – Euglena gracilis.
Tiềm năng của vi tảo như một nguồn tạo màu thực phẩm còn hạn chế bởi vì màu thực phẩm có nguồn gốc từ tảo không bền, có xu hướng bị tẩy trắng khi nấu.
4. Làm sạch nước
Việc nuôi cấy vi tảo thường được thực hiện trong môi trường dinh dưỡng thích hợp để tập hợp sinh khối, sử dụng làm thực phẩm hoặc sản xuất nhiên liệu sinh học. Bên cạnh việc nuôi tảo trong môi trường dinh dưỡng, tảo cũng được nuôi trong môi trường nước thải từ các hệ thống tuần hoàn trong nuôi trồng thủy sản, vì chúng rất giàu các chất vô cơ và hữu cơ. Do đó, có thể xác định rằng một số loại tảo nhất định có tiềm năng sử dụng tích hợp trong việc lọc nước từ nuôi trồng thủy sản và sản xuất sinh khối. Các loài như C. vulgaris, N. oculata, T. chuii đã cho thấy khả năng hấp thụ cao các hợp chất nitơ và phốt pho có trong nước thải nuôi trồng thủy sản và có thể được sử dụng để xử lý nước thải. Các hệ thống xử lý vi sinh vật trong lĩnh vực xử lý và tái chế nước thải nuôi trồng thủy sản đã được thúc đẩy trong vài năm qua. Các hệ thống này được thiết kế để đáp ứng các thông số kỹ thuật cụ thể về xử lý và nước thải, đồng thời có thể giải quyết các vấn đề về môi trường, vệ sinh và tiềm năng phát triển kinh tế. Các giống vi tảo như Chlorella, Ankistrodesmus, Scenedesmus, Euglena, Chlamydomonas, Oscillatoria, Micractinium và Golenkinia có vai trò giống như một nhà máy xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản, nơi mà các chất dinh dưỡng trong nước thải được chuyển hóa thành protein sinh khối. Hình thái của chúng là vi sinh vật đơn bào có thể hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả hơn so với thực vật trên cạn.
Ví dụ, quốc gia Chile có một số kinh nghiệm trong việc nuôi cá hồi với một loại tảo cụ thể để loại bỏ chất thải phốt pho và nitơ, làm giàu oxy trong nước, loại tảo này cũng có thể được sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn của cá.
Ngày nay, người ta đang tạo ra một loại hình nuôi trồng thủy sản phức hợp bao gồm vi tảo, có thể được sử dụng để xử lý nước thải trong nuôi cá. Xử lý nước thải bằng vi tảo là một quá trình sinh thái không có bất kỳ ô nhiễm thứ cấp nào và sinh khối tạo ra được tái sử dụng. Chúng được coi là một trong những phương pháp xử lý nước thải thay thế hiệu quả nhất, thân thiện với môi trường, chi phí tương đối thấp và đơn giản hơn so với các kỹ thuật xử lý nước thải thông thường.
5. Độc tố của tảo
Độc tố của tảo là các phân tử hữu cơ được tạo ra bởi nhiều loại tảo ở biển, nước lợ và nước ngọt. Chúng là một vấn đề mà ngành nuôi trồng thủy sản đang phải đối mặt. Khi độc tố của tảo đã tập trung đủ sức mạnh, đủ số lượng, chúng sẽ tấn công sinh vật nuôi, làm giảm tỷ lệ ăn và sự tăng trưởng của vật nuôi. Việc sản sinh độc tố tảo thường liên quan đến sự nở hoa của tảo. Một số loài tảo lục, đặc biệt là Anabaena và Microcystis, tạo ra độc tố (cyanotoxins) gây hại cho cá. Ví dụ, độc tố thần kinh là các phân tử hữu cơ có thể tấn công hệ thống thần kinh của động vật có xương sống và động vật không xương sống. Độc tố thần kinh được tạo ra bởi một số loài vi khuẩn lam bao gồm Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Planktothrix, Raphidiopsis, Arthrospira, Cylindrospermum, Phormidium và Oscillatoria. Độc tố thần kinh do Anabaena spp., Oscillatoria spp. và Aphanizomenon flos-aquae nở hoa gây ra là nguyên nhân của các vụ ngộ độc động vật trên khắp thế giới. Độc tố gan được tạo ra bởi nhiều loài vi khuẩn lam và có liên quan đến tỷ lệ chết của cá, chim, động vật hoang dã, gia súc và con người trên khắp thế giới. Các triệu chứng ngộ độc ở cá bao gồm mang cá bị loe ra vì khó thở, thể trạng cá yếu hoặc không có khả năng bơi.
Sự nở hoa của Prymnesium parvum là nguyên nhân gây ra tỷ lệ chết của cá dẫn đến thiệt hại kinh tế đáng kể ở Châu Âu, Bắc Mỹ và các lục địa khác. Độc tố P. parvum ichthyotoxin ảnh hưởng đến các động vật thủy sinh thở bằng mang như cá, nòng nọc và động vật thân mềm. Nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng các loài Euglena đã tạo ra ichthyotoxin trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Giống như E. sanguinea – độc tố này đã làm đỏ mang cá da trơn nuôi, cá rô phi (Oreochromis niloticus) và cá vược sọc được trong phòng thí nghiệm và gây ra cái chết cho chúng.
6. Kết luận
Nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng thực tế của vi tảo đối với nuôi trồng thủy sản, nhưng trong số đó cũng có các mặt tiêu cực bởi vì sự phát triển quá mức của các vi tảo. Khả năng kết hợp các loại vi tảo khác nhau để xử lý nước thải và sử dụng chúng làm thức ăn chăn nuôi là một hướng đi rất tiềm năng mà các nghiên cứu nên tiếp tục.
Theo: Ivaylo Sirakov, Katya Velichkova, Stefka Stoyanova, Yordan Staykov
Biên dịch: Huyền Thoại – BÌNH MINH CAPITAL
Xem thêm:
- Hệ Thống Mixotrophic: Biện Pháp Nuôi Tôm Siêu Thâm Canh Thành Công
- Bài Học Từ Trung Quốc: Cái Nôi Của Nuôi Trồng Kết Hợp