- ẢNH HƯỞNG CỦA MÀU SẮC ÁNH SÁNG LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TẢO Spirulina platensis. - Màu sắc ánh sáng, hàm lượng protein và lipid, mật độ cực đại, sinh trưởng, tảo Spirulina platensis. - Thí nghiệm được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của màu sắc ánh sáng lên sự sinh trưởng, phát triển và thành phần dinh dưỡng của tảo Spirulina platensis nhằm tìm ra điều kiện chiếu sáng thích hợp giúp tiết kiệm năng lượng và đạt hiệu quả kinh tế cao. - Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức được bố trí khối ngẫu nhiên với ánh sáng đỏ (bước sóng 664 nm), tổng hợp (đỏ + lam theo tỉ lệ 1: 1), lam (bước sóng 432 nm), trắng. - Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. - platensis phát triển đạt mật độ cực đại khác biệt giữa các nguồn ánh sáng, tảo đạt cực đại ở ngày nuôi thứ 7 cho ánh sáng đỏ, ngày nuôi thứ 12 cho ánh sáng tổng hợp, ngày nuôi thứ 15 cho ánh sáng lam và 17 ngày nuôi cho ánh trắng. - Mật độ tảo, trọng lượng khô, hàm lượng chlorophyll-a, carotenoid, protein và lipid cao nhất ở nghiệm thức ánh sáng tổng hợp, thêm vào đó điện năng tiêu thụ đến khi tảo S. - platensis phát triển cực đại ở nghiệm thức ánh sáng tổng hợp thấp hơn ánh sáng lam và trắng, do đó ánh sáng tổng hợp có thể được lựa chọn để thay thế cho ánh sáng trắng trong nuôi tảo S.platensis nhằm đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất.. - Ảnh hưởng của màu sắc ánh sáng lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. - Spirulina rất giàu dinh dưỡng với hàm lượng protein chiếm tới 70. - Ánh sáng là nguồn năng lượng chính cho vi tảo sản xuất các hợp chất hữu cơ bằng cách sử dụng quá trình quang hợp (Carvalho et al., 2011). - (2013), ánh sáng có bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến sinh trưởng của tảo.. - fusiformis được trồng ở môi trường Zarrouks với ánh sáng có màu sắc khác nhau thì năng suất sinh khối tối đa hàng ngày, 0,8 g/L, 0,75 g/L và 0,69 g/L tương ứng ánh sáng trắng, lam và lục. - Wallen và Geen (1971), cho rằng tốc độ quang hợp của hai loài tảo biển Cyclotella nana và Dunaliella tertiolecta cao hơn trong ánh sáng lam và thấp nhất ở ánh sáng lục. - Ánh sáng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng mạnh lên quá trình tăng trưởng, hàm lượng các chất dinh dưỡng như protein, lipid và tổng hợp các sắc tố quang hợp ở thực vật. - Vì vậy, thí nghiệm này nhằm khảo sát ảnh hưởng của màu sắc ánh sáng lên sự phát triển của tảo Spirulina platensis. - Các kết quả của nghiên cứu là cơ sở cho ứng dụng ánh sáng để thu nhận các thành phần dinh dưỡng khác nhau trong quá trình nuôi trồng S. - platensis được nuôi trong bình thủy tinh 8 L với mật độ ban đầu 40.000 cá thể/mL, tảo được nuôi cấy bằng môi trường Zarrouk (Godia et al., 2002). - Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức được bố trí khối ngẫu nhiên với ánh sáng đỏ (bước sóng 664 nm), tổng hợp (đỏ + lam theo tỉ lệ 1:1), lam (bước sóng 432 nm), trắng (với cường độ ánh sáng là 3000 Lux), mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.. - Thí nghiệm được kết thúc khi mật độ tảo giảm 2 ngày liên tục sau khi đạt mật độ cực đại. - Ánh sáng cung cấp cho tảo từ đèn LED do công ty Rạng Đông cung cấp với công suất 25w/h. - Các nghiệm thức được thực hiện trên kệ có 4 ngăn, mỗi ngăn bố trí một nghiệm thức và được che chắn hoàn toàn nhằm đảm bảo nguồn sáng không bị ảnh hưởng lẫn nhau (Hình 1). - Cường độ ánh sáng được đo bằng máy quang phổ EXTECH.. - Hàm lượng chlorophyll-a trong tảo được xác định 3 ngày/lần, mỗi lần thu 50 mL mẫu, sau đó được phân tích bằng phương pháp so màu quang phổ Nusch (1980) và hàm lượng chlorophyll-a trong tảo được tính kết quả theo công thức:. - Hàm lượng chlorophyll-a (g/L E 664. - Đỏ-lam. - V 2 : thể tích nước mẫu được lọc d: độ dài ánh sáng đi qua cuvet (1cm).. - Hàm lượng carotenoid trong tảo: xác định 3 ngày/lần bằng phương pháp so màu quang phổ, ly trích trong dung môi aceton và được tính theo công thức (Strickland và Parsons, 1972). - Hàm lượng carotenoid (g/L. - Phân tích số liệu: số liệu được xử lý bằng Excel và xử lý thống kê bằng phần mềm SPSS với ANOVA một nhân tố để so sánh độ sai biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở mức 0,05.. - 3.1 Ảnh hưởng của màu sắc ánh sáng lên sự phát triển và thành phần dinh dưỡng của tảo S.. - Kết quả thí nghiệm cho thấy nhiệt độ giữa các nghiệm thức trong suốt thời gian thí nghiệm không có sự biến động lớn với dao động từ o C (Hình 2). - Nhiệt độ trung bình ở các nghiệm thức ánh sáng đỏ, đỏ+lam, lam, trắng tương ứng 28,3±0,4;. - Nhiệt độ của nghiệm thức ánh sáng lam cao nhất vì có bước sóng 432 nm, ánh sáng có bước sóng càng ngắn sẽ tỏa nhiệt càng cao làm nhiệt độ tăng cao (29,9±0,3 o C).. - Hình 2: Biến động nhiệt độ ở các nghiệm thức pH. - Hình 3: Sự biến động pH ở các nghiệm thức pH thí nghiệm dao động từ 9,1-11 (Hình 3) và không có sự khác biệt thống kê giữa các nghiệm thức, đạt giá trị trung bình là 9,9±0,1. - 9,6±0,07 ở các ánh sáng đỏ, đỏ+lam, lam và trắng. - Từ ngày thứ 2 thì giá trị pH ở các nghiệm thức đều tăng nguyên nhân là do tảo phát triển tốt, quá trình quang hợp xảy ra mạnh, kết quả làm tăng pH. - Kết quả của thí nghiệm cũng cho thấy khi pH=10,4 mật độ tảo S.. - platensis đạt cao nhất ở nghiệm thức ánh sáng đỏ + lam và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) so với các nghiệm thức ánh sáng đỏ, lam và trắng.. - Sự phát triển của tảo. - Mật độ tảo ở nghiệm thức ánh sáng đỏ vào ngày thứ 7 là cao nhất cá thể/mL) khác biệt. - platensis đạt được sinh khối lớn nhất khi được nuôi dưới ánh sáng màu đỏ, thời gian duy trì quần thể là một tuần. - ở điều kiện ánh sáng đỏ cao hơn so với ánh sáng xanh dương và trắng.. - Bảng 1: Mật độ tảo thí nghiệm S. - platensis ở các nghiệm thức (cá thể/mL). - Tảo Spirulina chứa sắc tố quang hợp chlorophyll-a có khả năng hấp thụ ánh sáng ánh sáng đỏ (662 nm) và ánh sáng xanh tím (430 nm) do đó ở ánh sáng đỏ, tảo nhanh chóng đạt mật độ cao và khi đạt mật độ cao, độ che phủ sẽ dày do đó khả năng từng cá thể tảo tiếp xúc được với ánh sáng thấp dẫn đến thời gian duy trì quần thể tảo ngắn. - Tuy nhiên trong thí nghiệm này ở nghiệm thức ánh sáng đỏ các sợi tảo bị gãy khúc nhiều. - Theo Koc (2013), thì tảo Chorella kessleri khi nuôi dưới ánh sáng đỏ sinh ra nhiều sinh khối hơn mặc dù kích thước trung bình của tế bào tảo nhỏ hơn khi được nuôi dưới đèn LED xanh.. - Trong thí nghiệm này, mặc dù mật độ tảo ở nghiệm thức ánh sáng đỏ đạt cao nhất vào ngày thứ 7 nhưng vẫn thấp hơn so với mật độ tối đa ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam. - Mật độ tảo ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam phát triển cao nhất cá thể/mL) khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với nghiệm thức ánh sáng lam cá thể/mL) và trắng cá thể/mL) vào ngày thứ 12. - (2001), cho khi rau diếp được trồng dưới ánh sáng đỏ bổ sung ánh sáng xanh thì sinh khối đạt cao hơn so với rau diếp được trồng dưới ánh sáng màu đỏ đơn thuần.. - Điều này cho thấy việc sử dụng ánh sáng đỏ kết hợp với ánh sáng lam cũng có thể phù hợp với tảo, bởi vì chúng có liên quan mật thiết với các loài thực vật trên mặt đất về cấu trúc, sự trao đổi chất và thành phần sinh hóa. - (2014), thì tốc độ hấp thu bức xạ ánh sáng lam cao hơn ánh sáng đỏ ở vi tảo. - Tuy nhiên, bức xạ ánh sáng đỏ tạo ra hiệu quả. - năng lượng cho sản xuất sinh khối cao hơn so với ánh sáng lam. - cho thấy khi sử dụng ánh sáng đỏ+lam (tỉ lệ và 9:1) phù hợp hơn cho sự phát triển của vi tảo so với ánh sáng đỏ. - Trong đó, tỷ lệ ánh sáng đỏ:lam=. - Khối lượng khô của tảo ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam cao nhất g/L) khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) so với nghiệm thức ánh sáng đỏ g/L). - Madhyastha và Vatsala (2007), báo cáo rằng Spirulina fusiformis được nuôi trong môi trường Zarrouks với nguồn ánh sáng có màu sắc. - khác nhau có khối lượng khô tối đa là 0,8 và 0,75 g/L tương ứng với ánh sáng trắng và lam.. - platensis dưới ánh sáng đỏ (0,86 g/L) thấp hơn so với ánh sáng trắng (0,96 g/L) và ánh sáng vàng (0,89 g/L).. - Khối lượng khô cá thể ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam cao nhất ng/cá thể) khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức ánh sáng đỏ ng/cá thể). - Điều này có thể chứng tỏ trong quá trình nuôi cá thể tảo ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam là thích hợp với tảo S. - platensis nên sợi tảo dài và mật độ cao nhất là cá thể/mL.. - platensis tại mật độ tảo đạt tối đa ở các nghiệm thức. - Ghi chú: Các trị số trên cùng một cột mang ký tự (a, b,c,d) khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) Hàm lượng chlorophyll-a. - Hàm lượng chlorophyll-a thấp nhất ở nghiệm thức ánh sáng đỏ mg/L) vào ngày thứ bảy và cao nhất ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam mg/L) vào ngày thứ 10. - Kết quả thí nghiệm của Nguyễn Thị Huỳnh Như và ctv., (2013), cho thấy hàm lượng chlorophyll-a ở nghiệm thức ánh sáng trắng (2,71 μg/mL) cao hơn ở nghiệm thức ánh sáng lam và xanh lá cây. - Madhyastha và Vatsala, (2007) chứng minh rằng ánh sáng trắng là. - điều kiện tốt hơn để tích lũy chlorophyll trong tảo Spirulina so với ánh sáng lam và xanh lá cây.. - Vào ngày thứ 7, hàm lượng chlorophyll-a ở nghiệm thức ánh sáng đỏ cao hơn có ý nghĩa (p<0,05) so với nghiệm thức ánh sáng lam, trắng và thấp hơn ở nghiệm thức đỏ+lam. - Quá trình quang hợp yêu cầu ánh sáng gần các đỉnh hấp thụ của chlorophyll a và b. - Bước sóng ánh sáng đỏ là 664 nm nằm giữa đỉnh chlorophyll a và b. - Theo Matthijs et al., (1996), thì vi tảo hấp thụ ánh sáng đỏ thông qua sắc tố xanh chlorophyll.. - Bảng 3: Hàm lượng chlorophyll-a ở các nghiệm thức màu sắc ánh sáng (mg/L). - Hàm lượng carotenoid. - Hàm lượng carotenoid ở nghiệm thức ánh sáng trắng đạt giá trị cao nhất µg/L) và thấp nhất ở nghiệm thức ánh sáng lam µg/L) (Bảng 4). - Thị Huỳnh Như và ctv., (2013), cho thấy hàm lượng carotenoid ở nghiệm thức ánh sáng trắng (1,24 μg/mL) cao hơn so với nghiệm thức ánh sáng lam và xanh lá cây. - platensis trong đó hàm lượng carotenoid cao nhất ở nghiệm thức ánh sáng trắng và thấp nhất ở ánh sáng đỏ và vàng.. - Bảng 4: Hàm lượng carotenoid ở các nghiệm thức màu sắc ánh sáng (µg/L). - Hàm lượng protein cao nhất (59,79%) ở nghiệm thức ánh sáng đỏ+lam, thấp nhất (44,17%) ở nghiệm thức ánh sáng đỏ. - Bước sóng ánh sáng có thể ảnh hưởng đến thành phần tế bào liên quan đến hàm lượng protein, polysaccharides và lipids (Rivkin, 1989). - Wallen và Geen (1971) cho rằng các loài thực vật tăng trưởng ở điều kiện ánh sáng xanh dương, tổng hợp nhiều acid amin và protein hơn ở điều kiện ánh sáng trắng hoặc ánh sáng đỏ.. - platensis ở các nghiệm thức màu sắc ánh sáng. - Hàm lượng lipid cao nhất (3,01%) ở nghiệm thức ánh sáng đỏ, thấp nhất (2,06%) ở nghiệm thức ánh sáng lam. - trong điều kiện ánh sáng trắng và đỏ đạt được cao hơn có ý nghĩa (p = 0,025) so với trong điều kiện ánh sáng xanh lam. - (2014), cho rằng chất lượng ánh sáng có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất sinh khối, hàm lượng lipid và axit béo đối với tảo Chlorella vulgaris.. - Thời gian tảo đạt mật độ tối đa ở các nghiệm thức khác nhau nên mức tiêu thụ điện năng suốt chu kỳ nuôi cũng khác nhau, tương ứng với từng nghiệm thức ánh sáng đỏ, đỏ+lam. - Như vậy, ánh sáng đỏ+lam thích hợp cho nuôi tảo S. - platensis trong môi trường Zarrouk với mật độ nuôi cấy ban đầu là 40.000 cá thể/mL nhằm đạt được các thông số tối ưu về mật độ cực đại, hàm lượng chlorophyll-a, carotenoid, protein và lipid.. - Bảng 6: Điện năng tiêu thụ ở các nghiệm thức (tính đến ngày tảo đạt mật độ tối đa) Nghiệm. - Thời gian tảo đạt mật độ tối đa (ngày). - Đỏ+ Lam . - Ánh sáng tổng hợp (đỏ+lam) cho kết quả tốt nhất (so với ánh sáng đỏ, lam và ánh sáng trắng) lên sinh trưởng, phát triển và hàm lượng dinh dưỡng của tảo S. - Do đó có thể sử dụng ánh sáng tổng hợp (đỏ+lam) từ đèn LED để thay thế cho ánh sáng trắng trong nuôi tảo S. - platensis với mật độ nuôi cấy là 40.000 cá thể/mL, sau 12 ngày đạt mật độ tối đa là cá thể/mL với hàm lượng. - Thành phần dinh dưỡng gồm hàm lượng protein và lipid của tảo S. - platensis ở nghiệm thức ánh sáng tổng hợp là 59,8% và 2,2% với mức tiêu thụ điện năng 1,8Kw/ngày.. - Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng lên sự tang trưởng, hàm lượng carbohydrate và protein ở Spirulina sp.