Thử nghiệm và đánh giá các phương pháp thu hoạch sinh khối vi tảo Thalassiosira weissflogii (Grunow fryxell Hasle 1977) phục vụ sản xuất giống hải sản

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THU HOẠCH
SINH KHỐI VI TẢO Thalassiosira weissflogii (Grunow Fryxell Hasle
1977) PHỤC VỤ SẢN XUẤT GIỐNG HẢI SẢN
Hồ Hồng Nhung1∗, Trần Văn Nhiên1, Nguyễn Thị Mai Anh1, Nguyễn Hữu Thanh1

TÓM TẮT
Nghiên cứu được thực hiện nhằm thử nghiệm và đánh giá các phương pháp thu hoạch để thu sinh
khối, tạo sản phẩm tảo cô đặc của vi tảo Thalassiosira weissflogii, ứng dụng làm thức ăn trong nuôi
trồng thủy sản. Sinh khối tảo được nuôi ở quy mơ pilot (thể tích 1 m3) và được thu hoạch bằng các
phương pháp kết bơng sử dụng hóa chất hữu cơ và ly tâm. Kết quả cho thấy, phương pháp ly tâm (ở
tốc độ 3000 rpm) cho hiệu suất thu hồi cao nhất (97 ±1,7%) với tỷ lệ sống tế bào đạt 99,2 ±0,8%.
Ở các thí nghiệm kết bơng, nồng độ Chitosan và Magnafloc LT25 thích hợp để đạt hiệu suất thu hồi
cao hơn 90%, lần lượt là 20 mg/L và 0,10%. Tuy nhiên, khi thử nghiệm tách kết bông thì tỷ lệ tế bào
tách khối rất thấp, chỉ đạt 12-13% (ở nghiệm thức kết bông bằng Chitosan) và 26% (ở nghiệm thức
kết bơng bằng Magnafloc LT25). Bên cạnh đó, sản phẩm tảo cô đặc thu bằng phương pháp kết bơng
thường có kích thước hạt lớn, tế bào rất khó phân tách trở lại thành tế bào riêng lẻ nên không phù
hợp để làm thức ăn trong ương nuôi một số đối tượng thủy sản. Trái lại, đối với phương pháp ly tâm
mặc dù chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao nhưng hiệu quả thu hoạch rất cao, khơng cần bổ sung
hóa chất nên có thể áp dụng để thu sinh khối vi tảo Thalassiosira weisflogii. Sản phẩm sau ly tâm
có mật độ tế bào rất cao, tế bào dễ dàng tách rời, thích hợp làm thức ăn trong ni trồng thủy sản.
Từ khóa: kết bơng, ly tâm, tảo cô đặc, Thalassiosira weissflogii, thu hoạch

I. GIỚI THIỆU
Vi tảo Thalassiosira weissflogii là lồi có
giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là chứa hàm
lượng các acid béo không no như EPA, DHA
cao hơn so với các loài tảo khác (Pratoomyot
và ctv., 2005). Với ưu điểm như kích thước tế
bào nhỏ, dễ tiêu hóa nên lồi tảo này đã được sử

dụng làm thức ăn trong ương nuôi ấu trùng tôm,
ấu trùng nhuyễn thể, artemia… T. weissflogii
còn là một trong những nguồn thức ăn tốt nhất
cho ấu trùng tôm mà không cần kết hợp với
các loài tảo khác (Heimaiswarya và ctv., 2011).
Theo Kiametha và ctv. (2011), khi sử dụng vi
tảo T. weissflogii trong ương ấu trùng tôm sú
(Penaeus monodon) cho thấy thời gian biến thái
ngắn, khả năng sinh trưởng tốt và tỷ lệ sống cao.

Vì thế, việc bổ sung lồi tảo này vào khẩu phần
ăn trong ương nuôi ấu trùng tôm thẻ và ấu trùng
nhuyễn thể là rất cần thiết nhằm nâng cao chất
lượng con giống.
Trong sản xuất giống thủy sản, các lồi vi
tảo ln được ni ở thể tích lớn và sản phẩm
tảo cần được lưu trữ trong thời gian dài để đáp
ứng kịp thời nhu cầu thức ăn cho con giống.
Vì vậy, ngồi cơng nghệ ni sinh khối cũng
cần có phương pháp thu hoạch thích hợp để đạt
hiệu quả thu hoạch với tỷ lệ tế bào sống cao; mà
không làm thay đổi các đặc tính sinh học, hàm
lượng dinh dưỡng của vi tảo; cũng như tạo điều
kiện thuận lợi cho việc lưu trữ và bảo quản sản
phẩm tảo thu hoạch được tốt nhất. Việc thu sinh
khối cũng có ý nghĩa thiết thực hơn khi tạo ra

Viện Nghiện cứu Nuôi trồng Thủy sản II
* Email:

1

34

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

sản phẩm tảo cô đặc thay thế cho vi tảo tươi,
hạn chế việc đưa trực tiếp hóa chất (mơi trường
dinh dưỡng cịn sót lại trong dịch tảo tươi) và vi
khuẩn vào bể nuôi gây ảnh hưởng không tốt đến
ấu trùng (Griffith và ctv., 1973).
Có nhiều phương pháp được sử dụng để
thu hoạch sinh khối vi tảo như: phương pháp
làm đặc sử dụng các biện pháp keo tụ hóa học,
sinh học (sử dụng vi sinh vật) của Vandamme
và ctv. (2013); phương pháp vật lý (lắng, tuyển
nổi) của Milledge và Heaven (2013) và phương
pháp loại nước như lọc, ly tâm và nhiều phương
pháp khác (Barros và ctv., 2015, Heasman và
ctv., 2000). Các loài vi tảo có kích thước nhỏ
được ứng dụng làm thức ăn trong ni trồng
thủy sản thường được thu hoạch bằng phương
pháp hóa học hay phương pháp kết bơng (sử
dụng hóa chất hữu cơ) và phương pháp ly tâm.
(1) Phương pháp kết bông: Khi sử dụng chất
kết bông là chitosan, Morales và ctv. (1985) đã
thử nghiệm kết bơng 5 lồi tảo khác nhau như:

Skeletonema costatum, Dunaliella tertiolecta,
Thalassiosira nordenskoldii, Chlorella sp. và
Thalassionema sp. Tác giả đã kết luận nếu
không điều chỉnh pH, hiệu quả kết bông đạt
100% khi sử dụng nồng độ Chitosan >40 mg/L;
nhưng khi pH dịch tảo được điều chỉnh về 7,0
hoặc <7,0 trước khi bổ sung Chitosan thì nồng
độ cần thiết để hiệu quả kết bơng đạt 95-100%
sẽ giảm xuống cịn 2 mg/L với loài S. costatum
và 20 mg/L với loài Chlorella sp. Với chất
kết bông là Magnafloc LT25, Knuckey và ctv.
(2006) đã tiến hành thu hoạch kết bơng 10 lồi
tảo thuộc 5 lớp khác nhau, kết quả cho thấy các
loài tảo thuộc lớp Cryptophyceae (R. salina);
lớp Bacillariophyceae (A. septentrionalis, C.
calcitrans, C. muelleri, Nitzschia closterium,
T. pseudonana, Skeletonema sp.) và lớp
Prasinophyceae (Tetraselmis suecica) đều cho
hiệu quả kết bông >=85%. (2) Phương pháp ly
tâm: Nhiều loại máy ly tâm đã được sử dụng dựa
trên chi phí đầu tư, mức tiêu tốn năng lượng, quy

mô sản xuất và giá trị của sản phẩm như máy
ly tâm dạng đĩa chồng, dạng bình… Heasman
và ctv. (2000) đã thử nghiệm siêu ly tâm với 9
loài vi tảo khác nhau cho kết quả hiệu suất thu
hoạch đạt được hơn 95% (với loài C. calcitrans,
S. costatum, P. tricornutum, C. muelleri, N.
oculata) và đạt 100% (với các loài P. lutheri,
Isochrysis sp., T. chuii) ở 3 tốc độ, thấp (1300

rpm), cao (6000 rpm) và rất cao (13000 rpm).
Tác giả cũng kết luận phương pháp này cũng
được xem là rất phù hợp với các lồi tảo có cấu
trúc ngồi rắn chắc như T. suecica, S. costatum
hoặc Chaetoceros sp.
Nhìn chung, việc lựa chọn phương pháp
thu hoạch còn dựa vào đặc điểm sinh học của
từng loài vi tảo, hiệu quả kinh tế và mục đích
sử dụng. Mặc dù có nhiều phương pháp thu
hoạch đã được nghiên cứu, tuy nhiên cũng chỉ
giới hạn ở một số lồi tảo nhất định và chưa có
nhiều thử nghiệm để thu hoạch sinh khối vi tảo
Thalassiosira weissflogii sử dụng làm thức ăn
trong nuôi trồng thủy sản.
Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định
nồng độ của các chất kết bơng hữu cơ và tốc
độ ly tâm thích hợp để thu hoạch sinh khối loài
T. weissflogii. Hiệu quả của các phương pháp
thu hoạch được đánh giá thông qua các tiêu chí:
hiệu suất thu hoạch, khả năng phân tách tế bào,
và tỷ lệ sống của tế bào. Kết quả của nghiên cứu
sẽ là cơ sở để lựa chọn phương pháp thu hoạch
thích hợp ứng dụng vào thực tiễn sản xuất tạo
sản phẩm tảo cô đặc.
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
Tảo sinh khối T. weissflogii được nuôi ở
quy mô pilot (thể tích 1 m3) đến thời điểm thu
hoạch đạt mật độ 40 – 50 x104 tb/mL (sau 4-5

ngày nuôi cấy).
Hóa chất: Chitosan (Aldrich Chemicals),
Magnafloc LT25, NaOH, HCl, các acid hữu
cơ bao gồm acid citric (Merck), acid Acetic

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020

35


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

(Ajax UN), thuốc nhuộm Evan’s Blue (Sigma
Chemical P/L, Cat. No. E-2129).
Dụng cụ và thiết bị: Kính hiển vi, máy đo
pH để bàn hiệu HANNA-HI 8424, máy ly tâm
liên tục dạng bình hiệu SHARPLES (Model
AE-12V), tốc độ bơm 200 L/giờ.
Thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm
Quốc gia Giống Hải sản Nam Bộ, Viện Nghiên
cứu Nuôi trồng Thuỷ sản II.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Bố trí thí nghiệm

2.2.1.1. Thu sinh khối bằng phương pháp
kết bơng
Thí nghiệm sử dụng chất kết bơng là
chitosan
(1) Kết bơng: Chitosan đã được hòa tan với
hai loại acid khác nhau (Acetic acid hoặc Citric

acid) được kết hợp kết bông ở 03 mức nồng độ
10, 20 và 50 mg/L; Thí nghiệm gồm 06 nghiệm
thức được bố trí như Bảng 1. Mỗi nghiệm thức
được lặp lại 3 lần.

Bảng 1. Bố trí thí nghiệm kết bông bằng Chitosan, với các nghiệm thức là sự kết hợp giữa acid
dùng để hòa tan Chitosan và các mức nồng độ.
Nghiệm thức
1
2
3
4
5
6

Acid hòa tan Chitosan
Acetic acid
Citric acid
Acetic acid
Citric acid
Acetic acid
Citric acid

Nồng độ Chitosan (mg/L)
50
50
20
20
10
10

(2) Tách khối kết bơng: từ kết quả hiệu tan chitosan trước đó, hoặc thay thế bằng HCl
suất thu hoạch kết bông, chọn nồng độ chitosan để hiệu chỉnh pH về 6,5; Thí nghiệm gồm 04
thích hợp nhất để tiến hành tách khối kết bơng. nghiệm thức được bố trí như Bảng 2. Mỗi
Thí nghiệm sẽ sử dụng acid cùng loại đã hòa nghiệm thức lặp lại 3 lần.
Bảng 2. Bố trí thí nghiệm tách khối kết bơng sử dụng các loại acid hồ tan Chitosan và acid làm
giảm pH khác nhau, ở mức nồng độ Chitosan thích hợp nhất (từ kết quả kết bơng).
Nghiệm thức
1
2
3
4

Acid hịa tan Chitosan
Acetic acid
Acetic acid
Citric acid
Citric acid

Thí nghiệm sử dụng chất kết bông là
Magnafloc LT25: (1) Kết bông: thử nghiệm với
02 nghiệm thức nồng độ 0,05% và 0,10%. Mỗi
nghiệm thức được bố trí ngẫu nhiên và được lặp
lại 3 lần. (2) Tách khối kết bông: sử dụng acid
HCl 0,1 M để điều chỉnh pH về 7,5-8,0. Mỗi
nghiệm thức lặp lại 3 lần.
2.2.1.2. Thu sinh khối bằng phương pháp

36

Acid làm giảm PH
Acetic acid
HCl
Citric acid
HCl

ly tâm
Thí nghiệm gồm 03 nghiệm thức tương ứng
với các tốc độ ly tâm 1500, 2000, 3000 rpm.
Mỗi nghiệm thức được lặp lại 03 lần tương ứng
với 03 mẻ tảo sinh khối T. weissflogii.
2.2.2. Phương pháp thực hiện
2.2.2.1. Thu sinh khối bằng phương
pháp kết bơng

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020


VIỆN NGHIÊN CỨU NI TRỒNG THỦY SẢN II

Hình 1. (a): Sơ đồ khối kết bông bằng Chitosan;
(b): Sơ đồ khối kết bơng bằng Magnafloc LT25.
Kết bơng bằng Chitosan
Quy trình kết bông: Mẫu tảo được cho vào
cốc thủy tinh 1 L và đặt trên máy khuấy từ trong
1 phút. Xác định pH của dịch nuôi tảo bằng
máy đo pH để bàn HANNA HI 8424 (Rumani),
hiệu chỉnh về pH 6,5 (Heasman và ctv., 2000).
Sau đó, bổ sung dung dịch Chitosan 0,5% (w/v)
được pha với 2 loại acid hữu cơ là acetic acid

1% hoặc citric acid 0,5 M (Lubián, 1989) dần
dần vào dung dịch nuôi tảo, nồng độ Chitosan
thử nghiệm theo các mức nồng độ 10, 20 và
50 mg/L. Ở mỗi mức thí nghiệm nồng độ của
Chitosan, dịch nuôi tảo và dịch Chitosan được
trộn trong 1 phút và hiệu chỉnh về pH = 8,0 bằng
cách thêm dung dịch NaOH 1N. Đưa cốc thủy
tinh ra khỏi máy khuấy từ, để yên dịch tảo nuôi
trong khoảng 15-30 phút cho đến khi hình thành
khối kết bơng ở đáy cốc. Dịch nước lỏng bên
trên được loại bỏ bằng cách xi - phơng, khối kết
bơng cịn lại được loại bỏ nước hoàn toàn bằng
cách lọc qua lưới 75 μm và có thể lưu giữ ở
nhiệt độ 2±0,5oC trong 1 tuần, cho đến khi tiến

hành phân tách tảo kết chùm.
Phân tách tảo kết chùm: Trước tiên, 10 mL
khối tảo kết chùm được thêm vào 100 mL nước
muối có nồng độ 70 g/L, cho vào cốc thủy tinh
và đặt trên máy khuấy từ trong 10-15 phút, hiệu
chỉnh dung dịch về pH 5,0 bằng cách bổ sung
dung dịch acid hữu cơ (acetic acid hoặc citric
acid đã sử dụng để hòa tan Chitosan) hoặc dung
dịch HCl 0,1 M. Chất hòa tan Chitosan có ảnh
hưởng đến tính tan của khối kết bơng, sử dụng
2 loại acid hữu cơ được thử nghiệm ở các nồng
độ như sau: Citric acid 0,5 M, Acetic acid 1,0%
w/v (Hayes và ctv., 1978). Giảm pH của dịch
tảo kết chùm bằng hai loại acid đã sử dụng để
hòa tan Chitosan (citric acid hoặc acetic acid)

hoặc HCl 0,1 M.
Kết bông bằng magnafloc LT25
Quy trình kết bơng: Sử dụng phương pháp
của Knuckey và ctv. (2006) theo tiến trình như
sau: Lấy dung dịch NaOH 1M cho từ từ vào
dung dịch tảo (trong vòng 15 phút), khuấy mạnh
để điều chỉnh pH của dịch nuôi về 10,2-10,3.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020

37


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Tại giá trị pH đó sẽ xuất hiện một lượng nhỏ
chất lắng tụ màu trắng của hợp chất cacbonate
hay hydroxide, khi đó thêm dung dịch LT25
(0,05% và 0,1%) ở nồng độ 1 ml/L, khuấy trộn
nhẹ trong 2 phút. Sau 15-20 phút, tảo sẽ lắng
xuống. Dịch nước lỏng bên trên được loại bỏ
bằng cách xi-phơng, tảo kết bơng cịn lại được
loại bỏ nước hồn tồn bằng cách lọc qua lưới
75 µm.
Phân tách tảo kết chùm: Dịch tảo cô đặc
được điều chỉnh pH về 7,5-8,0 (bằng cách thêm
từ từ 0,1M HCl trong vòng 5 phút và khuấy đều
bằng đũa thủy tinh) để tách rời các tế bào trở
lại như ban đầu. Dung dịch tảo cô đặc hầu hết
chuyển thành màu đậm hơn do các chất kết tủa

của gốc carbonate hoặc hydroxide tan vào nước.
Dung dịch này được để qua đêm ở nhiệt độ 40C.
2.2.2.2. Thu sinh khối bằng phương pháp
ly tâm
Sử dụng máy ly tâm liên tục dạng bình, hiệu
SHARPLES - Model AE 12 V, công suất động
cơ 1,5 Kw/3P/380 VAC, điều tốc bằng biến tầng
ABB, tốc độ tối đa: 15.000 rpm. Bơm cấp nước
liên tục, công suất 1/2HP-1P/220VAC/50Hz,
tốc độ bơm 200 L/giờ, đường ống cấp dịch tảo
φ21 bằng inox. Thân máy bằng thép đúc gắn
liền với chân máy tạo độ vững chắc chống rung,
lõi ly tâm được làm bằng inox 304, tủ điều
khiển có màn hình hiển thị tốc độ, tần số, điện
áp. Bồn chứa bằng composite, thể tích 500 L, có
hệ thống sục khí đảm bảo sự đảo trộn của sinh
khối tảo trong suốt thời gian ly tâm.
Sinh khối tảo từ hệ thống nuôi ống dẫn
được thu hoạch bằng cách chảy tự động vào
bồn chứa 500 L, rồi được bơm vào máy ly tâm.
Trước khi vận hành máy, mật độ tảo trước ly
tâm được xác định. Vận hành máy ở 03 tốc độ ly
tâm khác nhau, ở mỗi tốc độ tiến hành thu mẫu
tảo ở ống thu hoạch và mẫu nước sau ly tâm ở
ống xả. Rửa sạch ống thu hoạch trước khi thay
đổi tốc độ ly tâm.
2.3. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
38

Xác định mật độ tảo: mật độ tảo trước và

sau thu hoạch kết bông, trước và sau ly tâm được
xác định bằng buồng đếm Neubauer (Superior
Co., Berlin, Germany) dưới kính hiển vi ở độ
phóng đại 100x - 400x.
Hiệu suất thu hồi sau kết bông: [(OC-SC)/
OC] * 100 (Ponis và ctv., 2003) với OC là mật
độ tảo trước kết bông; SC là mật độ tảo sau kết
bông ở dịch nổi bên trên khối kết bông.
Hiệu suất thu hồi sau ly tâm: [(Cb - Ca)/
Cb] * 100 (Ponis và ctv., 2003). Trong đó: Cb
là mật độ tảo trước khi ly tâm; Ca là mật độ tảo
trong dịch nổi sau khi ly tâm.
Phương pháp xác định tỷ lệ tế bào sống:
sử dụng phương pháp nhuộm màu với dung dịch
Evan’s Blue (Molina Grima và ctv., 1994). Hịa
sản phẩm tảo cơ đặc trong nước biển đã được
hấp tiệt trùng (tỷ lệ 0,1 mL/100 mL nước). Sau
đó, tiến hành lọc qua lưới 10 µm. Sử dụng thuốc
nhuộm Evan’s blue 1% (w/v) theo tỷ lệ 20 mL
mẫu: 1 mL thuốc nhuộm, để ở nhiệt độ phòng
trong vòng 30 phút rồi mới kiểm tra mẫu. Mẫu
đã nhuộm được kiểm tra và đếm bằng buồng
đếm Neubauer, dưới KHV ở độ phóng đại 250x.
Xác định tỷ lệ tế bào sống bằng cách phân biệt
màu sắc: tế bào chết sẽ bắt màu thuốc nhuộm
trong khi các tế bào sống khơng bị nhuộm bởi
thành tế bào cịn ngun vẹn.
Tỷ lệ sống của tế bào (%) = (tế bào sống/
tổng số tế bào) x 100.
Xử lý số liệu

Sử dụng phân tích phương sai ANOVA hai
yếu tố và phép thử Duncan (SPSS version 19.0)
để so sánh hiệu suất kết bông ở thí nghiệm kết
bơng chitosan, gồm hai biến là acid hịa tan
chitosan và nồng độ. Số liệu phần trăm được
chuyển sang arcsine trước khi xử lý.
Sử dụng phân tích One-way ANOVA và
phép thử Duncan (SPSS version 19.0) để so
sánh hiệu suất kết bông bằng Magnafloc LT25,
tỷ lệ tế bào phân tách, tỷ lệ sống sau khi kết
bông bằng chitosan và magnafloc LT25; so sánh

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

hiệu suất thu hoạch và tỷ lệ sống của tế bào sau sự khác biệt, nhưng kết quả ở 2 nồng độ này đều
ly tâm. Số liệu phần trăm được chuyển sang cao khác biệt so có ý nghĩa với nồng độ 10 mg/L
(p<0,05). Hai loại acid được dùng để hòa tan
arcsine trước khi xử lý.
chitosan khơng có ảnh hưởng đến kết quả của
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thu sinh khối bằng phương pháp kết tỷ lệ kết bông. Sự tương tác giữa hai yếu tố acid
hòa tan Chitosan và liều Chitosan cũng khơng
bơng
có ảnh hưởng đến hiệu suất kết bơng (p>0,05).
3.1.1. Kết bông bằng chitosan
Vậy, nồng độ Chitosan tối thiểu để thu
Điều chỉnh pH dịch ni: sản phẩm tảo ban

đầu có pH là 8,4±0,1, hiệu suất kết bông được hoạch sinh khối loài Thalassiosira weisflogii là
20 mg/L, giá trị pH được điều chỉnh giảm xuống
cải thiện nhờ việc hiệu chỉnh pH về 6,5.
Kết quả từ Bảng 3 cho thấy, hiệu suất thu 6,1 và 3,4 với lần lượt các chất hòa tan Chitosan
hoạch đạt cao nhất ở các nồng độ 20 và 50 là acetic acid và citric acid.
mg/L, từ (98,6 ±1,2) – (99,6±0,7)% và khơng có
Bảng 3. Kết quả kết bông vi tảo T. weissflogii ở các nồng độ Chitosan và loại acid hịa tan
Chitosan khác nhau.
Acid
hịa tan
Chitosan

Liều
Chitosan
(mg/L)

pH dịch
ni

pH sau
khi thêm
Chitosan

Acetic acid
Citric acid
Acetic acid
Citric acid
Acetic acid
Citric acid

50
50
20
20
10
10

8,4±0,1
8,4±0,1
8,4±0,1
8,4±0,1
8,4±0,1
8,4±0,1

6,1±0,1
3,3±0,1
6,1±0,1
3,4±0,1
6,1±0,1
3,5±0,1

Mật độ tảo
Mật độ tảo
trước kết bông trong dịch nổi
(x104 tb/mL)
sau kết bông
(x104 tb/mL)
51,6
0,3
51,7

0,3
51,3
0,8
51,8
0,6
52,0
8,0
54,3
8,6

Hiệu suất
kết bông
(%)
99,6±0,7b
99,5±0,3b
98,8±0,6b
98,6±1,2b
85,4±1,0a
84,2±1,9a

Số liệu trong bảng là giá trị TB±SD (n=3). Giá trị có ký hiệu chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự
khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05).

Khi sử dụng Chitosan để kết bông, pH dịch
tảo ni có ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi sinh
khối vi tảo. Kết quả nghiên cứu của Xu và ctv.
(2013) cho thấy, khi sử dụng Chitosan để thu
hoạch sinh khối vi tảo Chlorella sorokiniana thì
giá trị pH dưới 7 cho hiệu suất thu hồi lên đến
99% và hiệu suất thu hồi giảm đi khi pH tăng

lên 7.
Hiệu suất thu sinh khối cao ở vùng pH acid
yếu có thể được giải thích như sau: ở mơi trường
pH acid yếu sẽ làm tăng hoạt tính của Chitosan,
từ đó làm tăng hiệu suất thu hồi sinh khối nhờ
việc giảm độ nhớt của mơi trường và làm giảm
điện tích trung bình bề mặt của tế bào vi tảo
(Morales và ctv., 1985), các tế bào vi tảo có điện

tích âm sẽ dễ dàng tiếp xúc với bề mặt điện tích
dương của Chitosan thơng qua lực tương tác
tĩnh điện. Hơn nữa, Chitosan có điểm đẳng điện
ở pH khoảng 6,5 (Cheng và ctv., 2011), vì vậy
Chitosan sẽ tích điện dương ở pH = 6 nhiều hơn
ở pH = 7 và những giá trị pH cao hơn, điều này
làm cho chitosan như là một chất keo tụ dương
có hiệu quả mơi trường acid yếu.
Phân tách tảo kết chùm
Tế bào vi tảo T. weissflogii sau khi kết bông
không có khả năng phân tách riêng lẻ trở lại khi
sử dụng dụng cụ khuấy từ. Tế bào chỉ có khả
năng tách rời bằng cách hiệu chỉnh môi trường
của dịch tảo về pH = 5,0 nhưng chỉ trong trường
hợp sử dụng mơi trường là nước muối có nồng

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020

39

VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

độ 70 g/L. Sử dụng nước biển (32 g/L) không
cho kết quả.
Kết quả ở Bảng 4 trình bày ảnh hưởng của
02 loại acid hữu cơ làm chất hòa tan Chitosan và
02 loại acid làm giảm pH lên tỷ lệ tế bào vi tảo
phân tách. Kết quả cho thấy nồng độ Chitosan
20 mg/L là mức thích hợp nhất để thu hoạch
sinh khối lồi T. weissflogii, vì cho hiệu suất thu

hồi sinh khối cao (98,6-98,8%). Tuy nhiên, khi
chọn mức nồng độ này để tách khối kết bơng
thì tỷ lệ tế bào phân tách sau kết bông rất thấp,
chỉ đạt (12±0,93)% - (13±1,55)%. Việc sử dụng
các acid hòa tan Chitosan và acid làm giảm pH
khác nhau đều cho kết quả khác biệt khơng có ý
nghĩa thống kê.

Bảng 4. Tỷ lệ tế bào tách kết bông khi sử dụng kết hợp acid hoà tan Chitosan và acid làm giảm
pH khác nhau, ở nồng độ Chitosan 20 mg/L.
Acid hòa tan Chitosan/ Acid
làm giảm pH

Tỷ lệ tế bào tách kết bông (%)

Acetic acid/ Acetic acid

12±3,43a

Acetic acid/ HCl

12±0,93a

Citric acid/ Citric acid

13±1,55a

Citric acid/ HCl

12±2,08a

Số liệu trong bảng là giá trị TB±SD (n=3). Giá trị có cùng ký hiệu chữ cái trong cùng một cột thể hiện sự khác
biệt khơng có ý nghĩa (p>0,05).

Vì tế bào tảo hầu như khơng tách rời, lượng
Chitosan trong khối kết bông cũng rất dày và
cũng bắt màu thuốc nhuộm nên nhóm nghiên
cứu cũng khơng xác định được chính xác được
tỷ lệ sống của tế bào. Nhìn chung, mật độ tế bào
còn sống cũng khá cao.
Theo Harun và ctv. (2010), liều lượng tối
ưu của Chitosan để kết bơng lồi Thalassiosira
pseudonana và Isochrysis sp. là 40 mg/L. Theo
Morales và ctv. (1985), khi sử dụng Chitosan
kết bơng 05 lồi tảo, đối với loài Thalassiosira
nordenskoldii nồng độ Chitosan 40 mg/L cho
hiệu suất kết bông lên đến 100%. Ở nồng độ
Chitosan 40 mg/L, Heasman và ctv. (2000) đã
thử nghiệm kết bông Thalassiosira pseudonana

với hiệu suất đạt 90%, ở pH = 8,0. Cũng với loài
T. pseudonana, Trang Sĩ Trung và ctv. (2016) đã
sử dụng Chitosan được chiết xuất từ vỏ tôm thẻ
chân trắng có độ deacetyl 85, với liều 4 mg/L ở
pH = 6 cho hiệu suất thu hoạch đạt đến 100%.
Tuy nhiên, các nghiên cứu trên khơng trình bày

40

kết quả tỷ lệ tế bào tách kết bông.
Phương pháp sử dụng Chitosan để thu sinh
khối vi tảo là phương pháp đơn giản, chi phí
thấp, hiệu suất thu hoạch cao nên được khuyến
cáo sử dụng để thu sinh khối vi tảo làm thức ăn
cho các loài sống đáy (Heasman và ctv., 2000).
Hiệu quả thu sinh khối vi tảo của Chitosan bị
ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố của môi trường
như pH, nhiệt độ, mật độ sinh khối, đặc điểm
của sinh khối vi tảo, tính chất của Chitosan
(độ deacetyl, khối lượng phân tử, kích thước
phân tử, độ tinh sạch), thời gian thu và nồng độ
Chitosan sử dụng (Chen và ctv., 2014).
3.1.2. Kết bông bằng Magnafloc LT25
Ở pH 9-10, các khối keo tụ hình thành lớn
hơn, nhanh hơn và việc lắng khối tảo kết bông
cũng dễ dàng hơn. Kết quả sử dụng LT25 để thu
sinh khối vi tảo T. weissflogii cho hiệu suất kết
bông là 81 ±1,13% và 99 ±0,32% lần lượt ở các
nồng độ 0,05% và 0,10% (Bảng 5).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Bảng 5. Hiệu suất và tỷ lệ tách kết bông tế bào vi tảo T. weissflogii ở 2 nồng độ Magnafloc LT25.
Nồng độ LT 25
0,05%
81±1,13a
64±3,02b
97±2,52b

Hiệu suất kết bông (%)
Tỷ lệ tách kết bông (%)
Tỷ lệ sống tế bào (%)

0,10%
99±0,32b
26±3,04a
83±2,73a

Số liệu trong bảng là giá trị TB±SD (n=3). Giá trị có ký hiệu chữ cái khác nhau trong cùng một hàng thể hiện
sự khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05)

Tuy nhiên sinh khối tảo T. weissflogii kết Nồng độ 0,10% LT25 cho hiệu suất thu hoạch
chùm chỉ có khả năng phân tách hồn toàn với cao hơn (99%) nhưng tỷ lệ tách kết bông rất
tỷ lệ đạt 64 ±3,02%, ở nồng độ LT25 tương thấp, chỉ đạt 26%.
ứng với hiệu suất thu hoạch thấp hơn là 0,05%.
Bảng 6. Giá trị pH sau khi được điều chỉnh để thu hoạch bằng kết bông Magnafloc LT25.
Nồng độ LT 25

pH dịch nuôi

pH hiệu chỉnh
lần 1

pH sau khi cho
LT25

pH hiệu chỉnh
lần 2

0,05%

8,4

10,0

9,7

8,0

0,10%

8,4

10,0

10,2

8,0

Theo Knuckey và ctv. (2006), khi thu hoạch
kết bơng các lồi vi tảo C. calcitrans, C. muelleri,
Thalassiosira pseudonana, Skeletonema sp.,
Tetraselmis suecica… điều chỉnh pH dịch tảo
nuôi trong khoảng 10 – 10,6; sau đó bổ sung
Magnafloc LT25 đến nồng độ cuối cùng là
0,05% cho hiệu suất kết bông đạt 80%.
Magnafloc LT25 đã được chứng nhận để sử
dụng trong xử lý nước hay làm chất trợ lắng
trong ngành công nghiệp sản xuất bia và được
phân loại là chất khơng độc hại (Harith và ctv.,
2009). Do đó, việc sử dụng Magnafloc LT25
thay thế các chất trợ lắng thông thường là một
giải pháp thu hoạch đạt hiệu suất kết bông và
tốc độ lắng nhanh mà không ảnh hưởng đến

chất lượng vi tảo.
3.2. Thu sinh khối bằng phương pháp ly
tâm
Máy ly tâm là một thiết bị hữu ích để thu
hoạch sinh khối vi tảo trong sản xuất dầu diesel
sinh học. Trong số tất cả các phương pháp thu
hoạch, ly tâm là phương pháp nhanh nhất, hiệu
quả thu hoạch cao mặc dù tốn kém năng lượng
cũng như chi phí đầu tư cao và hao mòn thiết bị.
Chế độ ly tâm phù hợp phải có sự hài hịa giữa
hiệu quả, chi phí thu hoạch cũng như chất lượng
sản phẩm thu được.

Loài T. weisflogii được thu hoạch bằng
phương pháp ly tâm, thử nghiệm tại 3 tốc độ
1500, 2000 và 3000 rpm.

Bảng 7. Hiệu suất ly tâm và tỷ lệ sống của tế bào vi tảo T. weissflogii ở các tốc độ ly tâm khác nhau.
Tốc độ ly tâm (rpm)
Hiệu suất ly tâm (%)
Tỷ lệ sống của tế bào (%)

1500

2000

3000

61 ± 2,8a

75 ± 2,7b

97 ± 1, 7c

99,7 ± 0,5a

99,5 ± 0,4a

99,2 ± 0,8a

Số liệu trong bảng là giá trị TB±SD (n=3). Giá trị có ký hiệu chữ cái khác nhau trong cùng một hàng thể hiện
sự sai khác có ý nghĩa thống kê (p<0,05).

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020

41


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

Đối với T. weissflogii, hiệu suất thu hoạch
khác biệt nhau giữa 03 tốc độ thử nghiệm lần
lượt là 61 ±2,8%, 75 ±2,7% và 97 ±1,7% theo
chiều hướng tỉ lệ thuận với tốc độ ly tâm, tức là
tốc độ ly tâm càng lớn sẽ có kết quả hiệu suất
thu hoạch càng cao. Tỷ lệ sống của tế bào tảo
ở các tốc độ ly tâm khơng có sự khác biệt có ý
nghĩa thống kê (Bảng 7).
Như vậy, tốc độ 3000 rpm là thích hợp nhất
đối với việc thu hoạch T. weissflogii với hiệu
suất ly tâm đạt cao nhất là 97 ±1,67% và tỷ lệ
sống tế bào đạt 99,2 ±0,8%.
3.3. Đánh giá các phương pháp thu hoạch
vi tảo
Việc phân tách và thu sinh khối vi tảo từ
môi trường nuôi là một giai đoạn rất quan trọng
trong quy trình sản xuất sinh khối tảo cho nhiều
mục đích khác nhau, chiếm 20-30% giá thành
sản xuất tảo (Uduman và ctv., 2010). Mật độ
tế bào của các loài vi tảo được nuôi sinh khối
khá thấp (chỉ khoảng 0,5 g/L đối với hệ thống
hở và 5 g/L đối với hệ thống kín), kích thước tế
bào nhỏ (2-20 µm) là một trong những vấn đề

khó khăn cho việc thu hoạch các lồi vi tảo nói
chung (Vandamme và ctv., 2013).
Phương pháp kết bơng cũng đã được áp dụng
để thu hoạch nhiều loài vi tảo sử dụng làm thức
ăn trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, việc thu
sinh khối vi tảo bằng phương pháp này làm cho
kích thước hạt tăng lên, khối tảo kết bơng rất khó
phân tách thành các tế bào riêng lẻ nên khơng
cịn phù hợp với các lồi ăn lọc như nhuyễn thể
hai mảnh vỏ (Pachiappan và ctv., 2015). Ngoài
ra, phương pháp này cũng không khả thi để ứng
dụng ở quy mô lớn, sản phẩm thu hoạch của
phương pháp kết bông có thể tích lớn (khoảng
5-10 L khi thu 1000 L tảo sinh khối), điều này bất
lợi cho việc bảo quản và vận chuyển sinh khối
tảo đến các trại sản xuất giống.
Mặc dù phương pháp ly tâm tốn kém năng
lượng và chi phí vận hành, nhưng hiệu quả thu
hoạch lại rất cao, nhanh chóng, khả năng phục
42

hồi sinh khối hiệu quả >90 có thể áp dụng để thu
sinh khối hầu hết cho các loài vi tảo. Sản phẩm
tảo sau ly tâm có thể tích nhỏ, mật độ rất cao,
với lồi T. weissflogii sinh khối 1000 L (mật độ
40 – 50 x104 tb/mL) sau ly tâm thu được 300400 gram tảo cô đặc (mật độ 320 – 370 x106
tb/g), tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo quản
và vận chuyển sản phẩm.
Từ kết quả nghiên cứu, ly tâm được chọn
làm phương pháp thu hoạch để thu sinh khối vi

tảo T. weissflogii phục vụ cho nuôi trồng thủy
sản. Ở tốc độ 3000 rpm, hiệu suất ly tâm đạt
97 ±1,7% và tỷ lệ sống tế bào đạt 99,2 ±0,8%.
Phương pháp thu hoạch ly tâm cũng được sử
dụng phổ biến để tạo sản phẩm tảo cô đặc được
ứng dụng làm thức ăn thủy sản.
IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
4.1. Kết luận
Phương pháp ly tâm là phương pháp thích
hợp để thu hoạch sinh khối vi tảo T. weissflogii
làm thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Tốc độ
ly tâm thích hợp nhất là 3000 rpm, với hiệu suất
ly tâm đạt 97 ±1,67% và tỷ lệ sống tế bào đạt
99,2 ±0,8%.
Từ khoảng 1000 L tảo sinh khối sau thu
hoạch bằng phương pháp ly tâm thường thu
được 300 - 400 gram tảo cô đặc dạng nhão (mật
độ 320-370 triệu tb/g), với mật độ sinh khối ban
đầu 40-50 x104 tb/mL.
4.2. Đề xuất
Cần nghiên cứu việc sử dụng phương pháp
ly tâm với các công nghệ thu hoạch khác. Tùy
theo giá trị và mục đích sử dụng sản phẩm tảo
cơ đặc, cũng như phụ thuộc vào tập tính bắt mồi
của một số đối tượng nuôi thủy sản để lựa chọn
phương pháp thu hoạch thích hợp. Ví dụ như có
thể kết hợp hai phương pháp kết bông và ly tâm
để thu hoạch sinh khối lồi T. weissflogii. Việc
kết hợp này sẽ góp phần làm giảm thể tích sinh
khối nhờ kết bơng; sau đó chỉ sử dụng tốc độ ly

tâm nhẹ để thu sinh khối trong thời gian ngắn, sẽ
góp phần tiết kiệm chi phí sử dụng năng lượng.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

TÀI LIỆU THAM KHO

Barros, A. I., Gonỗalves, A. L., Simừes, M., &
Pires, J. C. M., 2015. Harvesting techniques
applied to microalgae: A review. Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 41, 1489–1500.
Chen, G., Zhao, L., Qi, Y., & Cui, Y. L., 2014. Chitosan
and its derivatives applied in harvesting microalgae
for biodiesel production: An outlook. Journal of
Nanomaterials, 2014(1).
Cheng, Y. S., Zheng, Y., Labavitch, J. M., &
Vandergheynst, J. S., 2011. The impact of cell
wall carbohydrate composition on the chitosan
flocculation of Chlorella. Process Biochemistry,
46(10), 1927–1933.
Griffith, G. W., Kenslow, M. A. M., & Ross, L. A.,
1973. A mass culture method for Tetraselmis sp. a
promising food for larval crustaceans. Proceedings
of the Annual Workshop. World Mariculture
Society, 4(1–4), 289–294.
Harith, Z. T., Yusoff, F. M., Mohamed, M. S., Mohamed
Din, M. S., & Ariff, A. B., 2009. Effect of different

flocculants on the flocculation performance of
microalgae, Chaetoceros calcitrans, cells. African
Journal of Biotechnology, 8(21), 5971–5978.
Harun, R., Singh, M., Forde, G.M., Danquah, M.K.,
2010. Bioprocess engineering of microalgae to
produce a variety of cunsumer products. Renew
Sustain Energy Rev 14: 1037-1047.
Hayes, E.R., Davies, D.H., Munroe, V.G., 1978. Organic
acid solvent systems for Chitosan. Department of
Chemistry, Acadia University, Wolfville, N.S., 103106.
Heasman, M., Diemar, J., Connor, W.O., Sushames,
T., & Foulkes, L., 2000. Development of extended
shelf life microalgae concentrate diets harvested
by centrifugation for bivalve moilluscs a summary.
Aquaculture Research, (1989), 637–659.
Hemaiswarya, S., Raja, R., Ravi Kumar, R., Ganesan,
V., Anabazhagan, C., 2011. Microalgae: a
sustainable feed source for aquaculture. World J.
Microbiol. Biotechnol. 27, 1737 – 1746.
Kiatmetha, P., Siangdang, W., Bunnag, B., Senapin,
S., Withyachumnarnkul, B., 2011. Enhancement
of survival and metamorphosis rates of Penaeus
monodon larvae by feeding with the diatom
Thalassiosira weissflogii. Aquaculture International
19 (4), 599 - 609.
Knuckey, R. M., Brown, M. R., Robert, R., &
Frampton, D.M. F., 2006. Production of microalgal
concentrates by flocculation and their assessment

as aquaculture feeds. Aquacultural Engineering,

35(3), 300–313.
Lubián, L.M., 1989. Concentrating cultured
marine microalgae with chitosan. Aquacultural
Engineering, 8(4), 257–265.
Milledge, J., Heaven, S., 2013. A review of harvesting
of micro-algae for biofuel production. Rev Environ
Sci Biotechnol 12: 165-178.
Molina Grima, E., Sánchez Pérez, J. A., García
Camacho, F., Acién Fernández, F. G., López Alonso,
D., & Segura del Castillo, C. I., 1994. Preservation
of the marine microalga, Isochrysis galbana:
influence on the fatty acid profile. Aquaculture,
123(3–4), 377–385.
Morales, J., de la Noüe, J., & Picard, G., 1985.
Harvesting marine microalgae species by chitosan
flocculation. Aquacultural Engineering, 4(4), 257–
270.
Pachiappan, P., Prasath, B. B., Perumal, S., Ananth,
S., Shenbaga Devi, A., Kumar, S. D., & Jeyanthi,
S., 2015. Isolation and Culture of Microalagae.
Advances in Marine and Brackishwater
Aquaculture, 1–15.
Ponis, E., Robert, R., & Parisi, G., 2003. Nutritional
value of fresh and concentrated algal diets for larval
and juvenile Pacific oysters (Crassostrea gigas).
Aquaculture, 221(1–4), 491–505.
Pratoomyot, Jarunan, Piyawan Srivilas, and Thidarat
Noiraksar., 2005. Fatty Acids Composition of 10
Microalgal Species. Songklanakrin. J. Sci. Technol
27(6): 1179–87.

Trang Si Trung, Nguyen Thi Khanh Huyen, Nguyen
Cong Minh, Tran Thi Le Trang and Nguyen The
Han, 2016. Optimization of harvesting of
microalgal Thalassiosira pseudonana biomass
using chitosan prepared from shrimp shell waste.
Asian J. Agric. Res., 10: 162-174.
Uduman, N., Qi, Y., Danquah, M.K., Forde, G.M.,
& Hoadley, A., 2010. Dewatering of microalgal
cultures: A major bottleneck to algae-based fuels.
Journal of Renewable and Sustainable Energy,
2(1).
Vandamme, D., Foubert, I., & Muylaert, K., 2013.
Flocculation as a low-cost method for harvesting
microalgae for bulk biomass production. Trends
in Biotechnology, 31(4), 233–239.
Xu, Y., Purton, S., & Baganz, F., 2013. Chitosan
flocculation to aid the harvesting of the microalga
Chlorella sorokiniana. Bioresource Technology,
129, 296–301.

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SƠNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020

43


VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II

EVALUATION OF DIFFERENT HARVEST METHODS FOR
MICROALGAE Thalassiosira weissflogii (Grunow Fryxell Hasle 1977)

Ho Hong Nhung1∗, Tran Van Nhien1, Nguyen Thi Mai Anh1, Nguyen Huu Thanh1
ABSTRACT
The aim of this study was to evaluate different methods to harvest Thalassiosira weissflogii for feeding
aquaculture species. Samples of a culture of T. weissflogii grown in a pilot-scale photobioreactor (1000
L) were treated with two harvest methods including organic flocculation and centrifugation. The result
showed that centrifugation had the highest biomass-recovery-rate up to 97 ±1.7% with 99.2 ±0.8%
of viability at a speed of 3000 rpm. The flocculation experiments showed that the optimal doses for
Chitosan and Magnafloc LT25 to achieve more than 90% biomass-recovery-rate were 20 mg/L and
0.10%, respectively. However, subsequent dissociation and efficient re-suspension of single cells from
the flocs were shown to be difficult, with only 12-13% (if Chitosan was used) and 26% (if Magnagfloc
LT25 was used) of cells dissociating. The main limitation of flocculation was that most of the cells lost
motility and it would be difficult to disaggregate them back to a single cell state which is a required
condition for feeding the algae to bivalves. In contrast, centrifugal recovery was a fast and efficient
method for biomass recovery without chemical additives.
Keywords: centrifugation, concentrated microalgae, flocculation, harverst, Thalassiosira weissflogii.

1
∗

Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh

Người phản biện: PGS. TS. Trần Sương Ngọc

Ngày nhận bài: 15/11/2020

Ngày nhận bài: 15/11/2020

Ngày thông qua phản biện: 20/12/2020

Ngày thông qua phản biện: 23/12/2020

Ngày duyệt đăng: 25/12/2020

Ngày duyệt đăng: 25/12/2020

Research Institue for Aquaculture No.2
Email:

44

TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 18 - THÁNG 12/2020