Bài giảng Kỹ thuật nuôi trồng rong nguyên liệu chiết xuất Alginate

Chương 4. KỸ THUẬT NUÔI TRỒNG RONG NGUYÊN LIỆU CHIẾT XUẤT ALGINATE (Alginophytes) Tất cả rong nâu đều chứa alginate nhưng với hàm lượng và chất lượng keo rất khác nhau. Alginate được sử dụng dưới dạng chất làm đặc trong thực phẩm, dược mỹ phẩm và trong công nghiệp in vải. 1. RONG BẸ LAMINARIA. 2. RONG UNDA UNDARIA. 1. RONG BẸ LAMINARIA. 1.1. Đặc điểm sinh học. 1.1.1. Phân loại và phân bố. Hệ thống phân loại: Ngành Phaeophyta Lớp Phaeosporeae Bộ Laminariales Họ Laminariaceae Giống Laminaria Loài L. japonica Danh pháp: Giống Laminaria có hơn 50 loài trên thế giới và khoảng 20 loài ở vùng châu Á – Thái Bình Dương. Rong thuộc giống Laminaria được biết đến dưới các tên thông dụng là Kelp ở châu Âu và Bắc Mỹ, Kombu ở Nhật và Haidai ở Trung Quốc. 1.1.1. Phân loại và phân bố. Phân bố: L. japonica là loài có giá trị kinh tế cao nhất trong giống Laminaria, phân bố ở vùng nước lạnh ôn đới. Ở khu vực châu Á – Thái Bình Dương chúng phân bố về phía Nam đến 36 vĩ độ Bắc. Đến nay, chúng chỉ được nuôi trồng đến 25 vĩ độ Bắc vì những hạn chế về nhiệt độ. 1.1.2. Hình thái cấu tạo. Hình thái: Cây rong trưởng thành dài từ 2-6 m, rộng 35-50 cm. Bề mặt rong khum vào trong. Cấu tạo: Phiến rong: gồm 3 cấu trúc cơ bản là lớp vỏ ngoài, tầng bì và tầng lõi. Lớp vỏ ngoài. Tầng bì: biệt hóa thành ngoại bì và nội bì. Tầng lõi: gồm các tế bào lõi và một mạng lưới các tế bào sợi. Các tuyến keo: phân bố khắp tầng nội bì, cuống và bàn bám.Vách của các tế bào rong bẹ gồm hai lớp là lớp sợi và lớp gian bào không định hình. 1.1.3. Sinh sản – vòng đời. Sinh sản: chủ yếu sinh sản theo hình thức sinh sản vô tính bằng bào tử và hình thức sinh sản hữu tính bằng giao tử. Vòng đời: Cây bào tử thành thục chứa túi bào tử nằm ở gần gốc của phiến. Đây là những bào tử động chứa bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n) do hiện tượng giảm phân trong quá trình sinh sản vô tính. Khi chín muồi, bào tử động được phóng thích khỏi cơ thể mẹ. Cây giao tử đực và cây giao tử cái được hình thành từ bào tử động. Trên cây giao tử đực thành thục, túi tinh tử được hình thành. Cây giao tử cái cũng hình thành nên túi trứng. Tinh tử được phóng ra từ túi tinh tử kết hợp với trứng trong túi trứng tạo thành hợp tử. Hợp tử phát triển hình thành nên cây bào tử (2n). Vòng đời Laminaria 1.1.4. Sinh trưởng. Nhiệt độ cao trên 27oC gây chết cây bào tử. Cây bào tử không thể hoàn thành vòng đời ở những vùng nhiệt độ nước trên 20oC trong thời gian dài. Muối dinh dưỡng, đặc biệt là đạm ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng của L. japonica. Hàm lượng đạm nhỏ hơn 0,005 ppm gây hại cho rong. Ở giai đoạn sinh trưởng, nhu cầu đạm của rong đạt trên 0,02 ppm. Do vậy, phải tiến hành bón phân đối với những vùng trồng rong nghèo dinh dưỡng. 1.2. Kỹ thuật nuôi trồng. 1.2.1. Lựa chọn vị trí. Đáy của vùng trồng rong phải tương đối bằng phẳng; chất đáy là bùn hoặc bùn cát. Độ sâu mực nước phụ thuộc vào chiều dài dây giống và phương pháp nuôi trồng, thường phải lớn hơn 5 m lúc triều rút. Hoạt động thủy triều ở mức trung bình; sóng gió tương đối tĩnh. Nhiệt độ nước dưới 26oC. Vùng trồng cần có độ trong lớn để rong quang hợp tốt; tránh nơi có nguồn nước ô nhiễm hay chịu ảnh hưởng lớn của nước ngọt đổ vào. Có hai dạng thủy vực thường được chọn để nuôi trồng L. japonica: Vùng có độ sâu trên 20 m: Đây là vùng thường có sóng gió lớn nên phải lưu ý bảo vệ công trình. Bè nổi được bố trí cùng hướng với dòng chảy thường xuyên của biển. Vùng có độ sâu 10 – 20 m: Đây là vùng thường có hoạt động của dòng chảy ở mức trung bình nhưng vùng trồng cũng cần phải được che chắn tốt. 1.2.2. Chuẩn bị cây giống. Vớt giống tự nhiên (giống mùa thu): Vật bám là các thanh tre được buộc lại như cái thang Thang dây được treo ở bè để thu bào tử động khoảng giữa tháng 10 (ở Trung Quốc) Cây giống được ương trong 3 tháng, đên cuối tháng giêng đạt khoảng 8-10 cm thì chuyển sang trồng thương phẩm. Sản xuất giống nhân tạo (giống mùa hè): Cây bố mẹ được chọn lựa lại sau khi tổng thu. Bào tử động được thu theo phương pháp kích thích khô. Bào tử bám vào vật bám là dây thừng đặt sẵn trong bể. Bào tử được ương phát triển thành cây giao tử. Cây giao tử sinh sản cho ra hợp tử rồi phát triển thành cây bào tử. Cây bào tử được tiếp tục ương nuôi trong nước lạnh nhân tạo cho đến khi cây đạt được chiều dài 20 – 50 cm thì chuyển ra bè trồng lớn. 1.2.3. Kỹ thuật nuôi trồng thương phẩm. 1.2.3.1. Kỹ thuật trồng đơn: Phương pháp dây đơn ngang: Phương pháp này thích hợp với các vùng nuôi gần bờ, độ trong thấp hoặc vùng nước sâu có dòng chảy mạnh. Phương pháp dây đơn ngang Hệ thống công trình: Dây phao: dài 50-120 m, hai đầu được neo giữ trên đáy. Dây giống: dây PE được nối với dây phao qua các sợi dây treo. Các dây treo được bố trí cách nhau 1,5 m, phía dưới có buộc vật nặng. Chiều dài dây treo phụ thuộc điều kiện thực tế của vùng nước. Kỹ thuật ra giống: Giống được cố định trên dây giống bằng phương pháp gắn trực tiếp Hai cây rong giống liền kề trên dây giống cách nhau khoảng 30 cm Phương pháp dây đơn ngang: Chăm sóc – quản lý: Công việc chăm sóc được tiến hành hàng ngày với các nội dung công việc qui định. Đây là phương pháp đơn giản, dễ chăm sóc, quản lý; rong phân bố theo chiều ngang ở tầng nước thích hợp nhất nên sinh trưởng nhanh và tốc độ sinh trưởng đồng đều. Tuy nhiên, đây là phương pháp trồng chiếm nhiều không gian do mật độ rong thưa, năng suất thấp và giá thành cao. 1.2.3.1. Kỹ thuật trồng đơn Phương pháp bè dây ngang: Hệ thống công trình: Mỗi đơn vị nuôi trồng gồm từ 10-40 dây phao đơn được bố trí song song, cách nhau 3-5 m tạo thành hình chữ nhật. Khu trồng thường gồm nhiều đơn vị bố trí cách nhau 30-40m Phương pháp bè dây ngang Kỹ thuật ra giống: Giống được bố trí trên dây giống bằng phương pháp gắn trực tiếp. Hai cây rong giống liền kề cách nhau khoảng 30 cm. Dây giống được treo vào dây phao theo chiều thẳng đứng. Các dây giống nằm trên hai dây phao đơn kề nhau có thể được nối với nhau thành dây giống dài gấp đôi căng theo chiều ngang. Chăm sóc – quản lý: Đây là công việc được tiến hành hằng ngày với các nội dung công việc chung. Đây là phương pháp thường được sử dụng cho vùng trồng rong có độ đục cao, vùng biển có dòng chảy yếu hoặc vùng biển sâu có dòng chảy mạnh. Ở vùng có dòng chảy mạnh, rong sinh trưởng nhanh và ít sinh vật bám hơn nhưng dây giống lại rất dễ bị xoắn vào nhau. Phương pháp dây dọc Hệ thống công trình: Dây giống làm bằng sợi tổng hợp với đường kính từ 9-16 mm, chiều dài 2,5-4,5 m được treo dọc từ dây chính. Các dây giống được bố trí cách nhau 2 m. Một đầu dây giống nối với dây treo, đầu kia nối với dây căng có vật nặng khoảng 400 g. Dây chính làm bằng sợi tổng hợp, dường kính 12 mm, dài 120 m được giữ chìm bởi phao và neo, cách mặt nước khoảng 2 m. Hai đầu dây chính nối với hai dây neo chính, đường kính 24 mm, chiều dài gấp 3 lần độ sâu vùng nước. Neo là những khối bê-tong nặng 2-3 tấn. Cứ cách 15 m hai bên dây chính có hai dây neo bên, cũng bằng sợi tổng hợp, đường kính 20 mm, chiều dài gấp 1,5 lần độ sâu vùng nước. Các dây neo này nối với neo bên nặng khoảng 1 tấn. Phương pháp dây dọc Phương pháp dây dọc Kỹ thuật ra giống: Giống được cố định trực tiếp trên dây giống. Các cây rong giống được bố trí cách nhau khoảng 30 cm. Chăm sóc – quản lý. Phương pháp này cho năng suất cao nhưng chất lượng rong không tốt bằng hai phương pháp trên vì ánh sáng phân tán đến rong không đều. Cần phải đảo đầu dây giống trên dưới định kỳ. 1.2.3.2. Kỹ thuật trồng ghép Nuôi trồng ghép Laminaria và vẹm: Công trình nuôi gồm hai dây phao dài 60-65 m được bố trí song song, cách nhau 5 m và liên kết với nhau qua các dây giống rong. Dây giống rong dài 1,5 m; có 30 dây giống trên mỗi dây phao và mỗi dây được gắn 34 cây rong giống. Dây giống vẹm dài 1,2 m; có 40 dây trên mỗi dây phao, mỗi dây mang 800-1.000 g vẹm giống. Tỷ lệ dây rong trên dây vẹm nuôi ghép có thể là 1/1, 1/2, 2/1, 3/2, 3/4, … tùy theo việc chọn đối tượng nuôi chính và điều kiện vùng nước. 1.2.3.2. Kỹ thuật trồng ghép Nuôi trồng ghép Laminaria và điệp: Bè cũng được bố trí như khi nuôi ghép với vẹm. Thay dây giống vẹm bằng túi lưới điệp nếu điệp giống nhỏ hơn 3 cm. Khi điệp giống lớn hơn 3 cm thì túi lưới được thay bằng lồng lưới. Lồng được bố trí ở độ sâu 1,5-2 m, gồm 2 khung mây uốn tròn được liên kết bằng cách phủ lưới toàn bộ và các dây nối. Một đầu dây nối được treo vật nặng, đầu kia nối vào dây phao của bè. Lồng dài 1-2 m, dường kính 40-50 cm. Bên trong lồng có 6-8 đĩa nhựa được đục lỗ nhỏ. Trên mỗi đĩa bố trí 40 con điệp giống. Nuôi trồng ghép Laminaria và Undaria Mô hình 1: Tương tự như nuôi trồng ghép với vẹm nhưng thay dây giống vẹm bằng dây giống Undaria. Undaria được trồng theo phương pháp dây dọc. Laminaria được thu vào tháng 7, khi mà Undaria đã được thu vào tháng 3 trước đó nên không ảnh hưởng lắm đến sức tải của bè. Mô hình 2: Gồm 2 giai đoạn. Giai đoạn 1: cả hai loại rong đều được trồng theo phương pháp dây dọc. Đến tháng 3, Undaria được thu hoạch. Giai đoạn 2: Sau khi thu hoạch Undaria, Laminaria được trồng theo phương pháp dây ngang bằng cách nối các dây giống tương ứng ở các dây phao lại với nhau. Đến tháng 7 thì thu Laminaria. Nuôi trồng ghép Laminaria và Undaria Mô hình 3: Gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: hai loại rong được trồng riêng biệt theo phương pháp dây dọc, chỉ trong thời gian 15 ngày. Giai đoạn 2: Undaria được trồng theo phương pháp dây ngang, các dây giống Laminaria được chuyển đến mắc vào bè Undaria. Undaria sẽ được thu hoạch vào tháng 3. Giai đoạn 3: Laminaria được trồng theo phương pháp dây ngang cho đến lúc thu hoạch. Các mô hình nuôi ghép này ứng dụng sự lệch pha trong chu kỳ thu hoạch của hai loại rong. Trong đó, kể từ cây giống 8-10 cm, Undaria được thu hoạch sau 3 tháng còn Laminaria được thu hoạch sau 6 tháng. 1.2.3.3. Bệnh và biện pháp phòng trị Bệnh chấm xanh: Triệu chứng: cơ thể rong xuất hiện các chấm xanh Nguyên nhân: nghèo ánh sáng Phòng trị: nâng dây giống, đổi dây giống. − Bệnh chấm trắng: Triệu chứng: trên phiến rong xuất hiện những chấm trắng Nguyên nhân: thay đổi độ trong, thiếu dinh dưỡng Phòng trị: bón phân đạm, hạ thấp dây giống để giảm cường độ chiếu sáng. Bệnh phồng rộp: Triệu chứng: cơ thể rong xuất hiện những vùng rộp Nguyên nhân: độ mặn giảm sau khi mưa lớn Phòng trị: hạ sâu dây giống một thời gian 1.2.3.3. Bệnh và biện pháp phòng trị Bệnh xoắn phiến: Triệu chứng: phiến rong xoắn lại, đặc biệt ở mép phiến. Nguyên nhân: ánh sáng mạnh Phòng trị: hạ thấp dây giống xuống 1-2 m Bệnh dị dạng: Triệu chứng: hình dạng cây rong khác thường Nguyên nhân: H2S, vi khuẩn hoại sinh Macrococcus tác động Phòng trị: xử lý dây giống Bệnh bàn bám: Triệu chứng: rong rời khỏi dây rong và rơi xuống đáy Nguyên nhân: Pseudomonas nhiều và ánh sáng mạnh quá mức Phòng trị: hạ dây rong xuống thấp 1.2.4. Kỹ thuật thu hoạch và sơ chế. Thu hoạch: Người ta thường thu hoạch rong bẹ sau 8 tháng nuôi trồng Rong thu tốt nhất khi đạt tỷ lệ khô tươi 1 : 6,5 Thu rong theo kiểu tổng thu 1.2.4. Kỹ thuật thu hoạch và sơ chế. Sơ chế: Có thể phơi rong và đảo mặt rong dưới ánh nắng mặt trời sau 3 giờ. Phơi xong cả 2 mặt mất khoảng 6 giờ. Dùng phương pháp sấy khi ánh nắng mặt trời yếu hoặc khi trời mưa. Rong sau phơi được cắt bỏ phần cuống và bàn bám, phần thân được xếp lại cho vào túi. Bảo quản rong nơi khô ráo. 2. RONG UNDA UNDARIA. 2.1. Đặc điểm sinh học. 2.1.1. Phân loại và phân bố. Hệ thống phân loại: Ngành Phaeophyta Lớp Phaeosporeae Bộ Laminariales Họ Laminariaceae Giống Undaria Danh pháp: Undaria gồm 3 loài là U. pinnatifida, U. undarioides và U. peteroseniana. Phân bố: Rong Unda phân bố ở vùng bờ biển ôn đới Đông Bắc Á. Ngoài ra, còn được phát hiện ở Pháp và New Zealand. Rong mọc trên đá, rạn ở độ sâu 1-8 m dưới triều. 2.1.2. Hình thái cấu tạo. Cây rong có phiến phân chia theo kiểu lông chim, có gân giữa. Cuống rong dẹp, bàn bám có dạng rễ giả. Chiều dài thân rong từ 1-2 m, chiều rộng từ 0,6-1,0 m. Rong có màu nâu đen hoặc xanh nâu. Khi trưởng thành, lá bào tử gấp lại và lượn sóng, hình thành ở hai bên cuống lá. Có hai dạng cây là cây phương Nam và cây phương Bắc. Cây phương Bắc có cuống dài hơn, lá bào tử ở vị trí thấp hơn, phân cắt sâu hơn. 2.1.3. Sinh sản – vòng đời. Sinh sản: cây sinh sản chủ yếu theo hình thức vô tính và hữu tính. Vòng đời: Cây bào tử trưởng thành mang lá bào tử. Túi bào tử sẽ được hình thành trên lá bào tử lúc thành thục. Quá trình giảm phân trong các túi bào tử hình thành nên bào tử động có bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n). Các bào tử động chín muồi được phóng ra khỏi cơ thể mẹ và phát triển hình thành nên cây giao tử đực và cây giao tử cái. Cây giao tử đực thành thục hình thành nên túi tinh tử chứa các tinh tử. Túi trứng được hình thành trên cây giao tử cái thành thục, trong túi trứng có chứa trứng. Cây giao tử thành thục phóng thích ra tinh tử. Tinh tử kết hợp với trứng hình thành nên hợp tử. Hợp tử phát triển hình thành nên cây bào tử. 2.2. Kỹ thuật nuôi trồng. 2.2.1. Lựa chọn vị trí. Đáy của vùng trồng rong phải rộng và tương đối bằng phẳng; chất đáy bùn hoặc bùn cát. Độ sâu yêu cầu phải đạt từ 20 – 30 m, thấp nhất phải đạt được độ sâu 5m khi triều rút. Hoạt động thủy triều ở mức trung bình; lưu tốc nước thích hợp từ 25 – 40 m/phút. Nhiệt độ nước thấp hơn 26oC. Vùng nuôi cần có độ trong lớn và giàu dưỡng chất; phải bón phân khi hàm lượng đạm đạt dưới 0,01 ppm. 2.2.2. Chuẩn bị cây giống. Thu bào tử động: Chọn lá bào tử loại tốt, có chứa túi bào tử, rửa sạch bằng nước biển rồi đem vào trại giống vào cuối xuân, đầu hè. Phơi khô lá trong bóng râm từ 30-60 phút tùy nhiệt độ và độ ẩm không khí Cho lá đã được kích thích khô vào nước để thu bào tử động. Vật bám là các sơi PE căng trên khung có kích thước 50x50 cm. 2.2.2. Chuẩn bị cây giống. Ương cây giao tử: Bào tử thu trên dây PE phát triển thành cây giao tử đực và cây giao tử cái. Những dây PE này được gọi là dây giống. Dây giống được ương trong bể ương với các yếu tố môi trường thích hợp. Sau 3 tháng cây giao tử đã có thể phóng giao tử. Ương cây giống: Trứng thụ tinh thành hợp tử và nảy mầm thì tăng cường độ ánh sáng lên đến 4000 – 10.000 lux; tăng trao đổi nước và hàm lượng muối dinh dưỡng; khống chế nhiệt độ ở 20oC. Hợp tử phát triển thành cây bào tử. Ngừng ương giống khi cây bào tử đạt được kích thước 2-3 cm. 2.2.3. Kỹ thuật nuôi trồng thương phẩm. Phương pháp dây đơn ngang: Dây phao với chiều dài khoảng 50 – 120 m được neo giữ ở hai đầu. Dây giống PE được nối với dây phao qua các sợi dây treo. Dây treo được bố trí cách nhau 1,5 m. Độ dài dây treo tùy độ sâu của vùng nước và được treo vật nặng phía dưới. 2.2.3. Kỹ thuật nuôi trồng thương phẩm. Phương pháp bè dây ngang: Mỗi đơn vị trồng gồm 10-40 dây đơn ngang sắp xếp lại với nhau tạo thành khối có mặt hình vuông hay hình chữ nhật. Dây thừng và các ống tre thường được sử dụng để gia cố và tăng độ nổi của bè trồng rong. Một khu trồng rong thường gồm nhiều đơn vị trồng bố trí cách nhau 30-40 m. 2.2.3. Kỹ thuật nuôi trồng thương phẩm. Phương pháp dây dọc: Dây phao PE với chiều dài tùy điều kiện thực tế được neo giữ hai đầu. Các dây giống dài 2 m được bố trí dọc cách nhau 0,5-1 m. Dây giống được treo vào dây phao thông qua dây nối có độ dài khoảng ¼ độ trong của vùng nước. Đầu phía dưới của dây giống được bố trí vật nặng có khối lượng khoảng 500 g. Trên mỗi dây giống 2 m có khoảng 10 cây rong giống được bố trí đều nhau. Công việc chăm sóc, quản lý được tiến hành hàng ngày. Khi cây rong lớn lên, cần định kỳ đảo đầu dây giống để những cây rong phía dưới nhận đủ ánh sáng và rong sinh trưởng đồng đều hơn. 2.2.4. Kỹ thuật thu hoạch và sơ chế. Thu hoạch: Thời gian trồng rong là 3 tháng kể từ giai đoạn cây giống, khi kích thước rong đạt 0,5-1 m Thu theo kiểu tổng thu. Trước đó có thể thu tỉa những cây rong phát triển vượt trội. Kéo dây rong lên một bên thuyền rồi dùng lưỡi liềm để thu rong. Sơ chế: Nhúng rong vào nước sôi rồi đem muối, bảo quản ở nhiệt độ thấp như ở Nhật hoặc phơi khô như ở Hàn Quốc.