Tảo xoắn Spirulina là tên thường gọi chung của 2 loài vi khuẩn lam Arthrospira platensis và Arthrospira maxima có cấu trúc dạng sợi xoắn, phân bố rộng ở các thuỷ vực trên thế giới. Tảo xoắn Spirulina thuộc nhóm quang tự dưỡng, sinh trưởng tốt trong môi trường nước ấm, giàu khoáng và ưu kiềm. Tảo xoắn giàu protein (60-70% khối lượng khô) với thành phần axit amin cân đối và axit béo không no gamma-linolenic. Ngoài ra, tảo xoắn còn chứa nhiều sắc tố như  chlorophyll, β-caroten,  phycocyanin,  xanthophyll, zeaxanthin, lutein, các khoáng chất như kẽm, sắt, magie và các loại vitamin nhóm B và E. Chính vì vậy, tảo xoắn Spirulina được sử dụng làm thực phẩm chức năng hoàn hảo, giúp cân bằng nội tiết, tăng cường khả năng miễn dịch, ngăn ngừa lão hóa và giảm nguy cơ ung thư, được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công nhận là thực phẩm tốt nhất cho loài người trong thế kỷ XXI.

Ở miền Bắc Việt Nam, giai đoạn hè thu (tháng 5 đến tháng 10) tảo xoắn sinh trưởng tốt nhờ điều kiện ánh sáng và nhiệt độ phù hợp. Tuy nhiên, vào giai đoạn đông xuân (tháng 11 đến tháng 4) do thời tiết lạnh, cường độ ánh sáng thấp và thời gian chiếu sáng trong ngày giảm nên tảo sinh trưởng chậm. Trong đó, khoảng thời gian từ tháng 12 đến cuối tháng 2 được coi là giai đoạn khó khăn nhất khi nuôi tảo ở miền Bắc do nhiệt độ xuống thấp và kéo trong nhiều ngày, dẫn đến hiệu ứng ức chế quang hợp (photoinhibition) xảy ra mạnh. Để kéo dài thời gian nuôi tảo xoắn cần bổ sung ánh sáng và nâng nhiệt độ trong khu sản xuất tại các thời điểm cường độ ánh sáng giảm và nhiệt độ xuống thấp, chủ yếu ở giai đoạn đầu tháng 3 đến cuối tháng 4 và đầu tháng 11 đến cuối tháng 12. Tuy nhiên, trong thời điểm từ đầu tháng 1 đến cuối tháng 2 hàng năm, nhiệt độ và cường độ ánh sáng tụt giảm trong nhiều ngày, thậm chí xuống thấp hơn 15°C. Việc nâng nhiệt độ môi trường bể nuôi đòi hỏi nhiều giải pháp kỹ thuật và chi phí đầu tư lớn, đặc biệt là xây nhà kính khép kín, do đó, giải pháp bổ sung ánh sáng có tính khả thi hơn trong những giai đoạn khi nhiệt độ môi trường nuôi giảm nhưng vẫn ở mức cho phép tảo sinh trưởng. Thực tế trong những năm gần đây cho thấy, mặc dù khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 4 và từ tháng 11 đến tháng 12 cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng tự nhiên giảm nhưng nhiệt độ vẫn ở trong phạm vi sinh trưởng của tảo xoắn, do đó có thể bổ sung chiếu sáng vào các khoảng thời gian này.

Đối với tảo xoắn Spirulina, sắc tố tham gia vào quang hợp bao gồm chlorophyll a (chlorophyll b chiếm tỷ lệ rất nhỏ), carotenoid, phycocyanin. Trong đó, chlorophyll a là sắc tố quang hợp chủ yếu hấp thụ ánh sáng chủ yếu ở vùng ánh sáng xanh với đỉnh 430nm và ánh sáng đỏ với đỉnh 662nm; carotenoid hấp thụ ở vùng ánh sáng xanh với các đỉnh 440 và 470nm; phycocyanin hấp thụ ở bước sóng đỉnh 605nm. Do đó, việc bổ sung ánh sáng xanh và đỏ trong phạm vi đỉnh hấp thụ cực đại của các sắc tố sẽ góp phần tăng cường hiệu quả quang hợp của tảo xoắn.

Trong các loại đèn chiếu sáng hiện nay, đèn LED phát ra ánh sáng với bước sóng hẹp, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao nên có nhiều lợi thế trong việc sử dụng để nuôi tảo. Gần đây, trên thế giới một số nghiên cứu đã sử dụng đèn LED để nuôi và sản xuất các hợp chất có giá trị từ tảo Spirulina trên cơ sở cung cấp ánh sáng đơn sắc ở vùng hấp thụ cực đại của các sắc tố quang hợp. Ở Việt Nam, một số nghiên cứu ứng dụng đèn LED để nuôi tảo ở quy mô nhỏ và pilot đã được thực hiện. Dựa trên cơ sở khoa học và điều kiện thực tiễn, nghiên cứu này đã khảo sát ảnh hưởng của đèn LED đỏ và đèn LED xanh ở các bước sóng 580 đến 720nm (đỉnh 660nm) và 430 đến 480nm (đỉnh 460nm) để nuôi tảo xoắn quy mô pilot trong các bể raceway ở các khoảng thời gian khác nhau tại huyện Gia Lâm, Hà Nội, nhằm đánh giá ảnh hưởng của đèn LED đến sự sinh trưởng của tảo xoắn, từ đó xác định được khoảng thời gian phù hợp để bổ sung đèn LED hiệu quả nhằm kéo dài thêm thời gian nuôi tảo trong năm ở miền Bắc Việt Nam.

Qua thời gian thực hiện, kết quả nghiên cứu cho thấy rong điều kiện ở miền Bắc Việt Nam, giai đoạn T5-T9 phù hợp nhất để nuôi tảo Spirulina. Ở mật độ cấy giống 0,12 g/l, sau 12 đến 13 ngày cho hiệu quả thu hoạch tốt nhất. Đèn LED đỏ từ 580-720nm (đỉnh 660nm) có tác dụng kích thích sinh trưởng và tăng hàm lượng chlorophyll ở tảo xoắn Spirulina trong giai đoạn T3-T4 và T10-T11 nuôi ở quy pilot tại Gia Lâm, Hà Nội. Việc bổ sung chiếu sáng bằng đèn LED đỏ giúp tăng năng suất và kéo dài thời gian nuôi thêm từ 2 đến 3 tháng/năm, đặc biệt ở giai đoạn T10-T12. Đèn LED xanh từ 430-480nm (đỉnh 460nm) mặc dù có tác động tăng sinh trưởng của tảo nhưng chưa thực sự hiệu quả trong điều kiện thử nghiệm.

(nthang)