Trong công nghệ biofloc, carbohydrate được thêm vào để kích thích sự phát triển của biofloc, giúp cải thiện chất lượng nước, giảm nhu cầu thay nước và có thể dùng làm thức ăn tự nhiên cho tôm. Sự đa dạng giữa các nguồn carbohydrate làm cho việc lựa chọn một loại carbohydrate phù hợp trở nên khó khăn.
Nghiên cứu này, khảo sát ảnh hưởng khi bổ sung tinh bột ngô (đại diện cho carbohydrate phức tạp) và mật rỉ đường (carbohydrate sản phẩm phụ đơn giản) đến chất lượng nước, thành phần biofloc và periphyton,… của tôm ương công nghệ biofloc.
Tôm (0,075 ± 0,006 g) được thả với mật độ 250con/m2 vào các bể nghiệm thức tương ứng. Sau khi cho tôm ăn, tinh bột ngô và mật rỉ đường được bổ sung ngay lập tức. Mỗi kg thức ăn cho tôm ăn được thêm vào 0,6kg tinh bột ngô hoặc 1,1kg mật rỉ đường để duy trì tỷ lệ C: N đầu vào là 12.
Mật rỉ đường đại diện cho carbohydrate sản phẩm phụ đơn giản trong mô hình biofloc. Ảnh: Sfarm.
Ảnh hưởng đến tăng trưởng của tôm
Sau 5 tuần, trọng lượng tôm ở nghiệm thức tinh bột ngô (2,47 ± 0,13g/con) cao hơn đáng kể so với nghiệm thức dùng mật rỉ đường (1,32 ± 0,01g/con). Tỷ lệ sống của tôm trên 90% ở cả hai nghiệm thức và cao hơn ở nghiệm thức tinh bột ngô (96%). Nhìn chung, việc bổ sung tinh bột ngô dẫn đến các thông số sinh trưởng của tôm tốt hơn so với việc bổ sung mật rỉ đường.
Sự tăng trưởng tốt hơn này là do sự ổn định chất lượng nước cao hơn khi sử dụng tinh bột ngô, đặc biệt là cacbon hữu cơ hòa tan và nitơ. Chất lượng nước ổn định làm giảm căng thẳng và cải thiện tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm nuôi. Nồng độ cacbon hữu cơ, nitơ thấp hơn và ổn định hơn trong nước sử dụng tinh bột ngô cho thấy cộng đồng vi sinh vật trong hệ thống này có chức năng tốt hơn so với mật rỉ đường. Tuy nhiên, kết luận rằng mật rỉ đường nên được thay thế bằng tinh bột ngô trong công nghệ biofloc vẫn chưa được đưa ra, vì tinh bột ngô có giá trị cao hơn so với mật rỉ đường.
Hai nguồn carbohydrate này khác nhau đáng kể về hàm lượng khoáng chất, đặc biệt là về kali. Nghiên cứu trước đây cũng báo cáo rằng nồng độ sắt, kali và mangan trong mật rỉ đường lần lượt cao hơn khoảng 17, 50 và 70 lần so với tinh bột ngô. Tuy nhiên, liệu những khác biệt này có góp phần vào sự khác biệt về tăng trưởng của tôm giữa các nghiệm thức hay không vẫn chưa rõ ràng. Nhìn chung, bên cạnh việc duy trì tỷ lệ C:N phù hợp, việc lựa chọn nguồn carbohydrate là quan trọng hàng đầu trong công nghệ biofloc, vì carbohydrate có ảnh hưởng khác nhau đến hàm lượng dinh dưỡng biofloc, đa dạng vi sinh vật và sinh trưởng vật nuôi.
Carbohydrate ảnh hưởng đến tăng trưởng của tôm. Ảnh: Trần Quyên
Chất lượng nước
Giữa hai carbohydrate, mật rỉ đường chủ yếu chứa đường đơn và được vi sinh vật sử dụng dễ dàng hơn dẫn đến cải thiện chất lượng nước nhanh chóng hơn. Điều này được quan sát thấy trong các tuần 3, 4 và 5 khi tổng nitơ ammoniac (TAN) thấp hơn đáng kể khi bổ sung mật rỉ đường so với tinh bột ngô. Tuy nhiên, cả hai nghiệm thức đều cho kết quả TAN thấp 0,02-0,1mg/L, phù hợp cho sự phát triển của tôm. Nhu cầu oxy sinh học của tinh bột ngô cao gấp đôi so với của mật rỉ đường đã cho thấy sự khác biệt trong các hoạt động của vi sinh vật, vì các nguồn carbohydrate khác nhau có tác động khác nhau đến cộng đồng vi sinh vật biofloc.
Tuy nhiên, vì cả hai phương pháp trong nghiên cứu này đều tương tự nhau về chất lượng nước (TSS, VSS, TAN) nên có thể an toàn khi chuyển đổi nguồn carbon mà không gây ra sự mất cân bằng nào. Trong các hệ thống biofloc có sử dụng sục khí nên nhu cầu oxy cao hơn khi sử dụng tinh bột ngô không gây ra vấn đề gì.
Biến động trong ngày
Trong các hệ thống mà thức ăn và carbohydrate được bổ sung hai lần mỗi ngày, hàm lượng cacbon và nitơ sẽ có sự dao động đáng kể sau khi bổ sung thức ăn và carbohydrate. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này tổng cacbon và nitơ trong nước vẫn ổn định trong 24 giờ. Cả hai nghiệm thức, có sự gia tăng tương đối nhỏ TSS sau 24 giờ, tuy nhiên sự khác biệt giữa thể tích biofloc ở đầu và cuối giai đoạn 24 giờ là không đáng kể.
Tinh bột ngô đại diện cho carbohydrate phức tạp trong mô hình biofloc. Ảnh: Times Food.
Biofloc
Sự tăng trưởng biofloc được đánh giá dựa trên sự thay đổi nồng độ TSS (tổng chất rắn lơ lửng) và VSS (chất rắn lơ lửng dễ bay hơi) trong nước. Hàm lượng protein biofloc cao hơn trong nghiệm thức bổ sung mật rỉ đường có thể là do mật rỉ đường chứa nhiều protein hơn (8,5%) so với tinh bột ngô (0,3%). Điều này đồng tình với Kumar et al. (2017) cũng báo cáo rằng carbohydrate với hàm lượng protein cao dẫn đến biofloc có hàm lượng protein cao. Tuy nhiên, Kumar và cộng sự. (2017) vẫn chưa rõ làm thế nào protein trong CHO có thể thay đổi nồng độ protein trong biofloc.
Chúng tôi quan sát thấy rằng khi nồng độ biofloc tăng lên, hàm lượng protein của nó tăng lên, trong khi hàm lượng tro giảm. Điều này có thể là do sự thay đổi trong thành phần vi sinh vật biofloc. Ở nồng độ biofloc cao, phần vi khuẩn trong biofloc trở nên chiếm ưu thế so với hàm lượng tảo. Nồng độ Biofloc 400 – 600mg/L thích hợp cho nuôi tôm thẻ chân trắng.
Periphyton
Periphyton là một hỗn hợp phức tạp của tảo, vi khuẩn lam, vi sinh dị dưỡng và mảnh vụn bám trên bề mặt ngập nước trong hầu hết các hệ sinh thái dưới nước. Giá trị dinh dưỡng của periphyton được chứng minh là phụ thuộc vào loại chất nền. Sự đóng góp trực tiếp của periphyton vào nuôi tôm thẻ thâm canh chưa được nghiên cứu. Tuy nhiên, việc thúc đẩy sự phát triển của periphyton bằng cách bổ sung chất nền đã làm tăng sản lượng tôm thẻ trong hệ thống bán thâm canh.
Periphyton có thể được thúc đẩy bằng cách bổ sung chất nền. Ảnh: Lakesuperiorstreams.
Sản lượng Periphyton trong nghiên cứu này đạt 22-46g DW/bể vào cuối thí nghiệm, với hàm lượng protein dao động từ 19% đến 24%. Hàm lượng protein Periphyton, tương tự như hàm lượng protein biofloc và cao hơn khi bổ sung mật rỉ đường.
Tích lũy chất dinh dưỡng
Nghiên cứu này đã chứng minh rằng chỉ có 15-17% cacbon và 28-43% nitơ đầu vào vẫn còn trong hệ thống vào cuối thí nghiệm. Khi bổ sung tinh bột ngô, nitơ được tích lũy chủ yếu trong tôm. Trong khi đó, khi sử dụng mật rỉ đường nitơ được phân bổ đồng đều hơn giữa tôm, biofloc và periphyton. Tổng 43% lượng nitơ đầu vào tích lũy trong bể chỉ bằng hơn một nửa 20% còn lại được cho là bị mất qua quá trình khử nitơ và bay hơi. Trong các ao nuôi thông thường không bổ sung carbohydrate, 23% cacbon và 35% nitơ đầu vào (từ thức ăn và phân bón) đã được đồng hóa trong tôm. Điều này cho thấy rằng hệ thống trong nghiên cứu này sử dụng carbon kém hiệu quả hơn so với hệ thống thông thường.
Việc lựa chọn nguồn cacbon hữu cơ đóng một vai trò quan trọng trong sự thành công của hệ thống biofloc. Kết quả cho thấy rằng cả hai nghiệm thức bổ sung tinh bột ngô và mật rỉ đường đều dẫn đến hàm lượng amonia trong nước thấp. Nhưng việc sử dụng tinh bột ngô dẫn đến tốc độ tăng trưởng, sản lượng, trọng lượng trung bình của tôm cao hơn đáng kể so với việc bổ sung mật rỉ đường.
Reference: Tinh, T. H., Koppenol, T., Hai, T. N., Verreth, J. A. J., & Verdegem, M. C. J. (2020). Effects of carbohydrate sources on a biofloc nursery system for whiteleg shrimp (Litopenaeus vannamei). Aquaculture, 735795.
