Abstract

Aquaculture currently faces significant challenges related to the high cost and reduced availability of fishmeal and fish oil for inclusion in the diets of farmed fish. The use of microalgae as an alternative raw material for fish feed presents a great interest as microalgae are an exceptional source of nutrients, such as polyunsaturated fatty acids, proteins and amino acids which can improve fish growth and fillet quality. To improve the microalgal biomass production and increase biomass enrichment in specific nutrients, important functional growth parameters must be optimized.

The marine microalga Tetraselmis striata was cultivated in different drilling waters originating from the facilities of Plagton S.A a commercial fish farm located in Western Greece which naturally have different salinities. The waters employed in the present study were taken straight from the drills and presented no nutrient load, thus the supplementation of minerals was essential for microalga’s growth. The effects of salinity, pH, and initial nitrogen and phosphorus concentration ratios on the specific growth rate and ability of the strain to biosynthesize proteins, lipids, polysaccharides and pigments were studied. Laboratory-scale experiments were performed under non-aseptic and suspended growth conditions. T. striata growth was initially examined in drill water with high salinity (38‰) that further was enriched with nitrogen and phosphorous and with or without the addition of trace elements. The results revealed low biomass productivities ranging from 32.2 to 40.0 mg L^-1 d^-1 with specific growth rates varying from 0.062 to 0.100 d^-1 and lipid contents of 9.3-24.0% (Table 1). It was concluded that these low biomass efficiencies were probably due to high salinity and the chemical composition of growth medias suppemented in the 38‰ waters. Consequently, growth of the microalgae was evaluated in less saline drilling waters (29‰) but supplemented with different nutrient media. The waters was enriched with a modified F/2 substrate or the commercial fertilizer Nutri-Leef (composed with 30%-TN, 10% -P, 10% -K) with or without the addition of an inorganic carbon source (NaHCO₃). The resulting maximum biomass productivities ranged from 69.3 to 85.0 mg L^-1 d^-1 while lipid content was 10.8-13.7% (Table 1). Nutri-Leef 30-10-10 with the addition of inorganic carbon produced the highest biomass yields and was therefore used as the matrix to study the effect of pH. Different pH levels of 7 and 8 were tested and pH 8 presented significant biomass productivity yields (79.81 mg L^-1 d^-1 with a specific growth rate of 0.156 d^-1) and a maximum oil content of 26.4% (Figure 1).

The biomass of T. striata produced under the above optimum growth conditions was rich in carbohydrates, proteins and pigments (36.5%, 38.25% and 3.6%, respectively) (Table 2). Additionally, the lipids of the microalga biomass contained 10-14% EPA, indicating its high value  for incorporation into conventional fish feed.

Short_Abstract

Full _Abstract

Poster_ presentation

Abstract

The marine microalga Tetraselmis striata was cultivated in drilling waters obtained from the commercial fish farm Plagton S.A. (western Greece). The waters were supplemented with the fertilizer Nutri-Leef 30-10-10 of which the optimum growth quantity was found to be 0.2 g L^-1. The effect of different pH and temperature values on biomass and lipid yields was examined. The optimum growth conditions were found to be pH 8 and temperature 25 ^oC and lead to maximum biomass productivity of 79.8 mg L^-1 d^-1 and a specific growth rate of 0.16 d^-1. The biomass of Tetraselmis produced in the optimum growth conditions was rich in bioactive compounds and especially crude protein (51.3%), while analysis of the fatty acids revealed high percentages (up to 14%) of eicosapentaenoic acid (EPA).

Full Abstract

Poster Presentation

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Ο τομέας των υδατοκαλλιεργειών τις τελευταίες δεκαετίες αντιμετωπίζει σημαντικά προβλήματα τα οποία εντοπίζονται κυρίως στις υψηλές τιμές και στη διαθεσιμότητα του ιχθυαλεύρου και ιχθυελαίου των σιτηρεσίων των ψαριών. Η χρήση των μικροφυκών στις τροφές των ιχθύων παρουσιάζει πολύ μεγάλο ενδιαφέρον, καθώς αποτελούν μια εξαιρετική πηγή θρεπτικών συστατικών (π.χ. πολυακορέστων λιπαρών οξέων, πρωτεϊνών, χρωστικών κ.ά.), βελτιώνοντας την ανάπτυξη και την ποιότητα των παραγομένων ιχθύων. Για να επιτευχθεί η βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής βιομάζας μικροφυκών και ο εμπλουτισμός της σε συγκεκριμένα θρεπτικά συστατικά είναι απαραίτητη η αριστοποίηση των σημαντικότερων λειτουργικών παραμέτρων ανάπτυξής τους.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η ανάπτυξη του θαλασσινού μικροφύκους Tetraselmis striata σε νερά γεωτρήσεων που παρουσίαζαν διαφορετική αλατότητα, προερχόμενα από τις εγκαταστάσεις της μονάδας ιχθυοκαλλιέργειας PLAGTON SA. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση της αλατότητας, της αναλογίας των συγκεντρώσεων αζώτου και φωσφόρου καθώς και του pH του θρεπτικού μέσου ανάπτυξης στον ειδικό ρυθμό αύξησης και στην ικανότητα του εν λόγω στελέχους για την βιοσύνθεση πρωτεϊνών, λιπιδίων, πολυσακχαριτών και χρωστικών. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε εργαστηριακή κλίμακα υπό μη-ασηπτικές συνθήκες σε φωτοβιοαντιδραστήρες αιωρούμενης ανάπτυξης. Αρχικά, εξετάστηκε η ανάπτυξη του μικροφύκους σε νερό γεώτρησης υψηλής αλατότητας (38‰) εμπλουτισμένο με άζωτο και φώσφορο, με ή χωρίς την προσθήκη ιχνοστοιχείων. Τα αποτελέσματα έδειξαν χαμηλές τιμές παραγωγικότητας βιομάζας (32.2-40 mg L^-1 d^-1) και ειδικού ρυθμού ανάπτυξης (0.062-0.100 d^-1), που πιθανώς να οφείλονταν στην επίδραση της αλατότητας και του θρεπτικού μέσου, ενώ το ποσοστό ελαίου επί της ξηρής βιομάζας κυμαίνονταν μεταξύ 9.3 και 24%. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η ανάπτυξη του μικροφύκους σε νερό γεώτρησης χαμηλότερης αλατότητας (29‰) εμπλουτισμένο με το θρεπτικό υπόστρωμα F/2 και νιτρικά ή αμμωνιακά ιόντα ή το εμπορικό λίπασμα Nutri-Leef 30-10-10, με ή χωρίς την προσθήκη ανόργανης πηγής άνθρακα. Οι μέγιστες τιμές παραγωγικότητας που καταγράφηκαν κυμαίνονταν από 69.3 έως 85.0 mg L^-1 d^-1, ενώ το ποσοστό ελαίου ήταν μεταξύ 10.8-13.7%. Τα πειράματα ανάπτυξης σε pH 8 με Nutri-Leef και ανόργανη πηγή άνθρακα παρουσίασαν εξίσου σημαντικές αποδόσεις παραγωγικότητας (79.81 mg L^-1 d^-1, με ειδικό ρυθμό ανάπτυξης 0.156 d^-1) και μέγιστο ποσοστό ελαίου 26.4%. Τέλος, σημειώνεται ότι η παραγόμενη βιομάζα στις βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης, ήταν πλούσια σε υδατάνθρακες, πρωτεΐνες και χρωστικές (36.5%, 38.25% και 3.6%, αντίστοιχα).

Παρουσίαση στο συνέδριο