Do an Tao Spirulina 6136

Luận văn

Đề tài: THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

TỪ TẢO SPIRULINA

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

1

I. Tổng Quan Về Thực Phẩm Chức Năng:

I.1 Định nghĩa:

Khái niệm thực phẩm chức năng (Functional foods) được người Nhật sử dụng

đầu tiên trong những năm 1980 để chỉ những thực phẩm chế biến có chứa

những thành phần tuy không có giá trị dinh dưỡng nhưng giúp nâng cao sức

khoẻ cho người sử dụng.

Trong tài liệu “Functional Foods: Opportunities and Challenges” FAO năm

2003, tổ chức này định nghĩa “Thực phẩm chức năng là những thực phẩm và

các thành phần thực phẩm có thể cung cấp ích lợi sức khỏe ngoài giá trị dinh

dưỡng căn bản. Các thực phẩm này bao gồm thực phẩm thường dùng, thực

phẩm được bổ sung, tăng cường hoặc hoàn chỉnh hơn và các thực phẩm phụ

thêm”.

Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế thế giới (WHO),Thực phẩm chức năng là

loại thực phẩm “không chỉ cung cấp cho cơ thể con người những chất dinh

dưỡng cơ bản, mà về một mặt nào đó, nó còn có thể phòng ngừa một số bệnh

tật và giúp tăng cường sức khỏe”.

Theo IFIC, thực phẩm chức năng là những thực phẩm hay thành phần của chế

độ ăn có thể đem lại lợi ích cho sức khoẻ nhiều hơn giá trị dinh dưỡng cơ bản.

Thực phẩm chức năng có thể là sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên hoặc là thực

phẩm trong quá trình chế biến được bổ sung thêm các chất "chức năng". Cũng

như thực phẩm thuốc, thực phẩm chức năng nằm ở nơi giao thoa giữa thực

phẩm và thuốc và người ta cũng gọi thực phẩm chức năng là thực phẩm -

thuốc.

Bộ Y tế Việt Nam định nghĩa thực phẩm chức năng: là thực phẩm dùng để hỗ

trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng,

tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ

gây bệnh. Tuỳ theo công thức, hàm lượng vi chất và hướng dẫn sử dụng, thực

phẩm chức năng còn có các tên gọi sau: thực phẩm bổ sung vi chất dinh

dưỡng, thực phẩm bổ sung, thực phẩm bảo vệ sức khoẻ, sản phẩm dinh dưỡng

y học.

Các nước châu Âu, Mỹ, Nhật: Đưa ra định nghĩa Thực phẩm chức năng là một

loại thực phẩm ngoài 2 chức năng truyền thống là: cung cấp các chất dinh

dưỡng và thoả mãn nhu cầu cảm quan, còn có chức năng thứ 3 được chứng

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Dinh_d%C6%B0%E1%BB%A1ng&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=B%E1%BB%99_Y_t%E1%BA%BF&action=edit&redlink=1


2

minh bằng các công trình nghiên cứu khoa học như tác dụng giảm cholesterol,

giảm huyết áp, chống táo bón, cải thiện hệ vi khuẩn đường ruột…

Hiệp Hội thực phẩm sức khoẻ và dinh dưỡng thuộc Bộ Y tế Nhật Bản, định

nghĩa: “Thực phẩm chức nănglà thực phẩm bổ sung một số thành phần có lợi

hoặc loại bỏ một số thành phần bất lợi. Việc bổ sung hay loại bỏ phải được

chứng minh và cân nhắc một cách khoa học và được Bộ Y tế cho phép xác

định hiệu quả của thực phẩm đối với sức khoẻ”.

Hàn Quốc: Trong Pháp lệnh về Thực phẩm chức năng (năm 2002) đã có định

nghĩa như sau:“Thực phẩm chức năng là sản phẩm được sản xuất, chế biến

dưới dạng bột, viên nén, viên nang, hạt, lỏng... có các thành phần hoặc chất có

hoạt tính chức năng, chất dinh dưỡng có tác dụng duy trì, thúc đẩy và bảo vệ

sức khoẻ”.

Bộ Y tế Trung Quốc đã có quy định về thực phẩm sức khoẻ (11/1996) và định

nghĩa như sau:“Thực phẩm sức khoẻ:

- Là thực phẩm có chức năng đặc biệt đến sức khoẻ, phù hợp cho một

nhóm đối tượng nào đó.

- Có tác dụng điều hoà các chức năng của cơ thể và không có mục

đích sử dụng điều trị”

Với giới chức y tế Canada: “Thực phẩm chức năng có hình dáng bên ngoài

tương tự như thực phẩm thông thường. Ngoài khả năng dinh dưỡng cố hữu,

các thực phẩm này phải được chứng minh một cách khoa học là có thể cung

cấp những ích lợi sinh học và có khả năng giảm thiểu rủi ro mắc các bệnh mãn

tính”.

Úc định nghĩa: “Thực phẩm chức năng là những thực phẩm có tác dụng đối

với sức khoẻ hơn là các chất dinh dưỡng thông thường. Thực phẩm chức năng

là thực phẩm gần giống như các thực phẩm truyền thống nhưng nó được chế

biến để cho mục đích ăn kiêng hoặc tăng cường các chất dinh dưỡng để nâng

cao vai trò sinh lý của chúng khi bị giảm dự trữ. Thực phẩm chức năng là thực

phẩm được chế biến, sản xuất theo công thức, chứ không phải là các thực

phẩm có sẵn trong tự nhiên”.

Khái quát lại có thể đưa ra một định nghĩa như sau: “Thực phẩm chức

năng(TPCN) là thực phẩm (hoặc sản phẩm) dùng để hỗ trợ (phục hồi, duy trì hoặc

tăng cường) chức năng của các bộ phận trong cơ thể, có tác dụng dinh dưỡng, tạo

cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ bệnh tật”.

Điểm khác nhau giữa thực phẩm chức năng và thực phẩm truyền thống: Thực

phẩm chức năng được sản xuất chế biến theo công thức bổ sung một số thành phần

có lợi và loại bớt một số thành phần bất lợi. Việc bổ sung hay giảm bớt phải được

chứng minh và cân nhắc một cách khoa học, được cơ quan nhà nước có thẩm

quyền cho phép. Thực phẩm chức năng có tác dụng với sức khỏe nhiều hơn là các

chất dinh dưỡng thông thường.Nó rất ít tạo ra năng lượng như các loại thực phẩm

truyền thống.Liều sử dụng thực phẩm chức năng thường nhỏ, chỉ vài miligam như

là thuốc. Điểm khác nhau giữa thực phẩm chức năng và thuốc: Thực phẩm chức


3

năng được nhà sản xuất ghi trên nhãn là thực phẩm, thuốc được công bố là sản

phẩm thuốc có tác dụng chữa bệnh.

I.2 Phân loại và vai trò

Theo bản chất cấu tạo và tác dụng của thực phẩm chức năng mà người ta

chia ra thành các nhóm như sau:

Nhóm Vai trò

1. Phá hủy gốc

tự do

- Có tác dụng chống oxy hóa như vitamin C, E,

Betacaroten, kẽm vi lượng, các sản phẩm từ hạt nho…

Nhóm này có tác dụng giúp cho cơ thể phá hủy các gốc tự

do, các tác nhân oxy hóa, nâng cao sức khỏe, phòng chống

bệnh tật. Trên 100 chứng bệnh có nguyên nhân sâu xa từ

sự mất cân bằng giữa các yếu tố tấn công và bảo vệ của hệ

thống oxy hóa trong cơ thể. Tác động mạnh mẽ của các

gốc tự do nguồn gốc oxy là các bệnh viêm nhiễm, bệnh

phỏng, vết thương lâu lành, bệnh tim mạch… Đây là

nhóm chiếm số lượng lớn được sử dụng khá rộng rãi trong

cộng đồng.

2. Bổ sung nội

tiết tố

- Là nhóm sản phẩm có tác dụng như thay thế bổ sung các

nội tiết cả ở nam lẫn nữ. Chúng có tác dụng là tăng sinh

lực ở đàn ông. Ở nữ giới, các sản phẩm này có tác dụng

hạn chế tối đa các triệu chứng bất lợi về thần kinh, xương

khớp… nhất là tăng cường hóc-môn nữ ở những phụ nữ

có tuổi, giúp họ sống vui hơn, khỏe hơn, kéo dài tuổi

thanh xuân.

3. Tăng sức

khỏe

- Sản phẩm mang tính thích nghi sinh học như các loại

sâm, đông trùng hạ thảo, sữa ong chúa… có tác dụng tăng

cường sức khỏe, tăng sức đề kháng…

4. Tăng cường

miễn dịch

- Có tác dụng tăng cường miễn dịch, phòng chống ung

thư… Như các sản phẩm có nguồn gốc từ cúc nhím của

Mỹ, sụn và dầu gan cá mập, nấm linh chi, xạ đen, xạ

linh…

5. Chống stress - Nhóm sản phẩm có tác động lên hệ thần kinh, chống

stress như cây kawa, nữ lang…

6. Vitamin - Là các vitamin, axit amin, các nguyên tố vi lượng…


4

II. Tổng quan về tảo Spirulina

II.1 Hệ thống phân loại khoa học

Ngành: Cyanophyta (tảo lam)

Lớp: Hormogoiophyceae

Bộ: Oscillatoriales

Họ: Oscillatoriaseae

Chi: Spirulina (Tảo xoắn)

II.2 Đặc điểm

II.2.1 Hình thái

Tảo Spirulinacó dạng xoắn lò xo khoảng 5÷7 vòng đều nhau không phân

nhánh.Đường kính xoắn khoảng 35÷50µm, bước xoắn khoảng 60µm, chiều

dài thay đổi có thể đạt 0.25mm, có khi lớn hơn, có màu xanh lam.

Spirulina là sinh vật phiêu sinh (Plankton) sống tự do (free living organism)

trong nước kiềm, giàu khoáng chất.

Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể tới 50cm,và trong môi trường

nhân tạo thường nuôi ở mức nước 10-30cm(nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ

đáy sâu 1-1,5m (sục khí) phải đảm bảo tảo nhận nhận được ánh sáng.

Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ

trợ nhau, rất quan trọng trong công nghệ nuôi trồng Spirulina.

II.2.2 Cấu tạo

Tảo được tạo từ một sợi đa bào, mỗi tế bào của sợi có chiều rộng 5µm,

dài 2mm

Di chuyển:

- Nhờ các lông ở sườn bên cơ thể (fimbria)- là các sợi có đường

kính 5-7nm và dài 1-2 micron nằm quanh cơ thể. Các lông này

hoạt động như tay chèo giúp cho vi khuẩn lam hoạt động.

- Có khả năng tạo ra các không bào khí nhỏ (gas vesicle) có

đường kính cỡ 70nm và được cấu trúc từ các sợi protein bện lại.

Không bào khí sẽ nạp đầy khí khi sợi Spirulina muốn nổi lên

trên bề mặt để nhận ánh sáng và để tiến hành quang hợp.


5

Hình 2: Cấu tạo tế bào tảo

Tảo không có lục lạp mà chỉ chứa thylacoid phân bố đều trong tế bào

Tảo không có không bào

Tảo không có nhân điển hình, vùng nhân không rõ, trong đó có chứa

DNA

Tảo cũng tồn tại ở dạng đơn bào

Thành tế bào có cấu trúc nhiều lớp chứa mucopolymer, pectin và các

loại polysaccharide khác

Màng tế bào nằm sát ngay dưới thành tế bào và nối với màng quang

hợp thylacoid tại một vài điểm

Phycobiliprotein và protein liên kết được gắn vào bề mặt ngoài của

thylacoid, lớp ngoài cùng là phycoerythin, tiếp theo là phycocianin và

phần trong cùng có allophycocyanin.

Một số thể vùi: Tảo lam thường xuyên có 4 thể vùi sau:

- Hạt polyphosphate: còn gọi là volutin hoặc metachromatin. Hạt

có kích cỡ khá lớn, có thể phân biệt bằng cách nhuộm màu. Hạt

này biến mất khi môi trường không có phosphate.

- Hạt glycogen: nằm giữa màng quang hợp, tồn tại dưới dạng tinh

thể và có ái lực đặc biệt với thuốc nhuộm hydroxide chì. Hạt

biến mất khi tế bào tảo nằm trong tối dài hạn. Được coi là sản

phẩm dự trữ của quang hợp.

- Hạt cyanophycin: dạng copolymer của acid aspartic và arginine

với tỉ lệ 1:1


6

- Carboxysome: bản chất là enzyme RBP- carboxylase được bao

bọc bởi một màng.

Tảo có chứa 3 nhóm sắc tố chính:

- Chlorophyll hấp thụ ánh sáng lam và đỏ

- Carotenoid hấp thụ ánh sáng lam và lục

- Phycobilin hấp thụ ánh sáng lục, vàng và da cam

Đa số các loại sắc tố có mặt trong cả 2 hệ quang hóa nhưng với tỉ lệ khác

nhau

II.2.3 Trao đổi chất

Nhờ có không bào khí mà Spirulina có thể nổi trên mặt nước để nhận ánh sáng

và thực hiện quá trình quang hợp:

Để phản ứng quang hợp xảy ra được trong cơ thể thực vật cần có các nguyên

liệu: CO2, nước, ánh sáng và một số các loại dinh dưỡng cũng như nguyên tố

vi lượng. Quang hợp là phản ứng khử. Năng lượng cho phản ứng khử được

lấy từ năng lượng của ánh sáng và một phần năng lượng của ánh sáng được

chuyển hóa thành năng lượng hóa học tích trữ trong hydrat carbon. Trong quá

trình quang hợp khí Oxy được tạo ra

- Phycobilisome hoạt động như một ăngten thu nhận năng lượng

mặt trời để chuyển vào PSII. Con đường truyền năng lượng bắt

đầu từ phycoerythin sang phycocyanin và cuối cùng đến

allophycocyanin tới PSII

- Phycobilisome thu nhận khoảng 50% năng lượng ánh sáng mặt

trời

- Các sắc tố quang hợp bao gồm: chlorophyll, carotenoid,

phycocyanin, allophycocyanin, betacaroten.

- Công thức tổng quát cho quá trình quang hợp

CO2 + H2O CH2O + O2

Hay 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Đường đơn hình thành từ quá trình quang hợp được tiếp tục sử dụng để tổng

hợp các chất hữu cơ cần thiết khác đối với thực vật nhằm thực hiện các chức

năng trao đổi chất và xây dựng các tế bào. Ngoài ra thực vật còn phải thực

hiện các chức năng: duy trì sự tồn tại, phát triển và sinh sản, năng lượng để

duy trì các quá trình trên được lấy từ chất hữu cơ sinh ra từ quá trình quang

hợp. Vì vậy chất hữu cơ chính là nguồn vật chất để xây dụng cơ thể thực vật

và đồng thời là nguồn năng lượng. Quá trình thực vật sử dụng năng lượng từ

chất hữu cơ để thực hiện các chức năng sinh hóa gọi là quá trình hô hấp. Về

phương diện sinh thái thì hô hấp và quang hợp là 2 quá trình ngược chiều

nhau. C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + năng lượng nhiệt


7

Nhờ quá trình quang hợp, tới cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn

carbohydrate, lúc đó tế bào tụ tập lại và tạo ra một áp suất thẩm thấu cao bên

trong cơ thể, sau đó các không bào khí sẽ không thể duy trì áp suất thẩm thấu

lâu bên trong tế bào và chúng sẽ vỡ ra, giải phóng ra các khí được nén rồi khí

đó được hấp thụ bởi các dịch xung quanh và xảy ra quá trình chuyển hóa

carbohydrate thành protein

Mọi quá trình trao đổi chất đều xảy ra ở quá trình quang hợp:

Hình 3: Sơ đồ quá trình quang hợp

II.2.4 Sinh lý

II.2.4.1 Sự sinh trưởng


8

1. Pha lag 2. Pha log

3. Pha ổn định 4. Pha chết

Hình 4: Đường cong sinh trưởng của kĩ thuật nuôi theo mẻ

Giai đoạn tiềm phát (Lag phase)

Khi cấy vi sinh vật vào một môi trường mới số lượng thường không

tăng lên ngay, đó là giai đoạn tiềm phát hay pha Lag. Trong giai đoạn này tế

bào chưa phân cắt nhưng thể tích và khối lượng tăng lên rõ rệt do có sự tăng

các thành phần mới của tế bào.. Giai đoạn tiềm phát dài hay ngắn liên quan

đến bản thân từng loại vi sinh vật và tính chất của môi trường.Nếu tính chất

hóa học của môi trường mới sai khác nhiều với môi trường cũ thì giai đoạn

tiềm phát sẽ kéo dài.Ngược lại, nếu cấy từ giai đoạn logarit vào một môi

trường có thành phần tương tự thì giai đoạn tiềm phát sẽ rút ngắn lại. Nếu cấy

vi sinh vật từ giai đoạn tiềm phát hay từ giai đoạn tử vong thì giai đoạn tiềm

phát sẽ kéo dài

Giai đoạn logarit (Log Phase) hay pha chỉ số (Exponential Phase)

Trong giai đoạn này vi sinh vật sinh trưởng và phân cắt với nhịp độ tối

đa so với bản tính di truyền của chúng nếu gặp môi trường và điều kiện nuôi

cấy thích hợp. Nhịp độ sinh trưởng của chúng là không thay đổi trong suốt

giai đoạn này, các tế bào phân đôi một cách đều đặn. Do các tế bào sinh ra chỉ

khác nhau rất ít cho nên đường cong sinh trưởng là một đường trơn nhẵn chứ

không gấp khúc (hình 14.1). Quần thể tế bào trong giai đoạn này có trạng thái

hóa học và sinh lý học cơ bản là như nhau

Giai đoạn ổn định (Stationary Phase) hay pha cân bằng

Qua giai đoạn logarit sự sinh trưởng của quần thể cuối cùng sẽ dừng

lại, đường cong sinh trưởng đi ngang.Trong giai đoạn này số lượng tế bào

sống là không thay đổi, có thể do số lượng tế bào mới sinh ra cân bằng với số

Sinh khối

Thời gian

1

4 3

2


9

lượng tế bào chết đi, hoặc là tế bào ngừng phân cắt mà vẫn giữ nguyên hoạt

tính trao đổi chất.

Giai đoạn tử vong (Death Phase)

Việc tiêu hao chất dinh dưỡng và việc tích lũy các chất thải độc hại

sẽ làm tổn thất đến môi trường sống của vi sinh vật, làm cho số lượng tế

bào sống giảm xuống. Đó là đặc điểm của giai đoạn tử vong. Giống như

giai đoạn logarit, sự tử vong của quần thể vi sinh vật cũng có tính logarit (tỷ

lệ tế bào chết trong mỗi giờ là không đổi). Tổng số tế bào sống và tế bào

chết không thay đổi vì các tế bào chết chưa bị phân hủy.

II.2.4.2 Sự sinh sản: Có hai hình thức sinh sản

Sinh Sản Vô Tính

- hình thành bào tử

Đây là hình thức phổ biến nhất của sinh sản vô tính trong tảo. Hình

thành bào tử đề cập đến quá trình trong đó bất kỳ tế bào của sinh vật sản

xuất một hoặc nhiều tế bào sinh sản bên trong thành tế bào của nó. Các tế

bào gốc được gọi là một bọc bào tử và tế bào mới này được gọi là bào

tử . Bào tử thường được sản xuất với số lượng lớn cho sự gia tăng nhanh

chóng trong quy mô dân số .Kiểm tra các slide chuẩn bị Ulothrix sp. Và xác

định vị trí zoospores phát triển (co thể cử động dể da ng bào tử) nằm trong

bào tử động. Những zoospores bơi từ cha mẹ, định cư và phát triển trực tiếp

vào các sợi mới.

- Phân Đôi Tế Bào

Tảo lam đơn bào sinh sản bằng cách phân đôi tế bào. Tảo lam đa bào

sinh sản bằng cách gãy ra từng khúc. Khúc này gọi là khúc tản. Các sợi tảo

sinh sản bằng kiểu này thường là chuỗi tế bào xếp nối nhau, thỉnh thoảng có

những tế bào bất bình thường có kích thước lớn hơn. Sợi tảo thường đứt

ngang ở chỗ có tế bào dị hình trên, từ đó tạo ra những sợi mới.


10

Hình 5: sinh sản vô tính

Sinh Sản Hữu Tính:

Hai loại khác nhau của giao tử được sản xuất. Giao tử đực, các tế

bào tinh trùng, thường là rất nhỏ, rất co thể cử động dể da ng và được sản

xuất với số lượng rất lớn. Giao tử cái, các tế bào trứng, là lớn hơn nhiều và

không co thể cử động dể da ng. Ít giao tử nữ được sản xuất.

các tế bào trứng và sợi tảo đực thường liền kề với nhau trên cùng

một sợi tảo để dễ dàng giao phối.

vật thủy sinh như tảo, nhấn mạnh sự phân tán và khô hạn ở mức tối

thiểu. Các vấn đề lớn phải đối mặt với tảo là việc chuyển giao tử. Kể từ khi

môi trường ổn định làm giảm các yêu cầu thay đổi và kể từ khi chuyển giao

tử có thể gây ra một khó khăn, tảo phụ thuộc rất nhiều vào sinh sản vô tính.

Điều này, do đó, cung cấp một phương tiện để tăng số lượng của các cá

nhân trong khi hạn chế các biến đổi di truyền. Trong thực tế, tảo không bao

giờ sinh sản hữu tính.

Hình 6: sinh sản hữu tính

II.2.5 Dinh dưỡng:


11

Dinh dưỡng cacbon

Nguồn cacbon được sử dụng để nuôi cấy tảo là CO2và NaHCO3. Môi

trường có thường thuận lợi cho Spirulinaphát triển hơn . Trong

quá trìnhnuôi cấy, nếu chỉ thổi CO2 mà môi trường không có muối carbonate

nào khác thì sẽ làm giảm pH xuống còn 6,5. Khi đó tảo sẽ chết rất nhanh. Do

đó, khi thổi khí CO2phải kết hợp với việc cung cấp muối bicarbonate vào môi

trường sẽ tạo pH thích hợp cho tảo phát triển. Trong thực tế sản xuất người ta

thường cho 16,8 g/l NaHCO3thổi khí khoảng 1 %, nuôi ở nhiệt độ 33÷ 35 oC,

cường độ ánh sáng 5000 lux năng suất tảo rất cao. Nhờ vậy, nguồn cacbon

chủ yếu là NaHCO3, còn CO2chỉ là nguồn bổ sung phụ

Dinh dưỡng nitơ

- Trong quá trình phát triển của tảo Spirulina, nitơ đóng vai trò rất

quan trọng. Nếu thiếunitơ, sinh khối tảo giảm rất nhanh.

- Các muối nitratelà nguồn nitơ rất thích hợp cho tảo phát triển. Hàm

lượng nitrate cho vào môi trường phải nhỏ hơn 100 mg/l. Ngoài ra

người ta còn sử dụng (NH4)2SO4 hay NH4NO3. Urê cũng là nguồn

nitơ thông dụng.Nồng độ urê được sử dụng là 1,5 g/l

Dinh dưỡng phospho

- Phospho được tế bào tảo sử dụng để tổng hợp ATP, acid

nucleic, các hợp chất cấu tạo khác. Nồng độ tối đa của phospho

từ 90 ÷ 180 mg/l.

- Nghiên cứu khác cho thấy lượng phospho đưa vào có thể cao

đến 360 mg/l, khi đó hàm lượng protein sẽ đạt được cao nhất.

Dinh dưỡng các chất khác

Tảo cũng nhận Fe với liều lượng 0,56 ÷ 56 mg/l vào trong môi trường

kali 5 g/l, natri 5 g/l.

Ví dụ: Thành phần dinh dưỡng chính của môi trường Zarrouk dùng

để nuôi Spirulina

3HCO 2

3CO


12

II.2.6 Thành phần hóa học

Protein: có hàm lượng rất cao, cao hơn tảo Chlorella và chúng chứa

đầy đủ các vitamin.

Bảng 1: Thành phần hóa học của tảo spirulina

STT Thành phần Số lượng (% tổng số

chất khô)

1 Protein tổng số 60 ÷70

2 Glucid 13 ÷16

3 Lipid 7 ÷8

4 Acid nucleic 4.29


13

5 Diệp lục 0,76

6 Carotene 0,23

7 Tro 4 ÷5

Các vitamin:Ngoài provitamin A, tảo còn chứa 10 vitamin khác như:

- Vitamin B12 : vết chiếm 0,24 ug/g tảo khô.

- Vitamin E : 15 – 40UG/G, tan trong dầu có tác dụng chống oxy hóa.

Các vitamin khác như : B1(Thiamin), B=2 (Riboflavin), B3

(Niacine), B5 (Dexpanthenol), B6 (Pyridoxine), B9 (Acid folic), H (Biotin)

và innositol xuất hiện với lượng rất nhỏ.

Bảng 2: Thành phần vitamin của tảo spirulina

STT Thành phần Số lượng (% tổng

số chất khô)

1 Vitamin B12 1.6

2 β-Carotene 1700

3 D-Ca-Panthothenate 11

4 Acid folic 0.5

5 Inositol 3.5

6 Niacin (B3) 118

7 Vitamin B6 3

8 Vitamin B1 55

9 Vitamin E 190

Khoáng Chất: Các khoáng vi lượng:(Fe2+

, Mg2+

, K+, Se

4+, Ge

2+) tham

gia tạo hồng cầu và cấu tạo nên hệ enzyme của người và động vật.

Selen là chất antioxydant và chống lão hóa. Germani có vai trò quan

trọng trong lưu thông khí quyết, tăng cường vận chuyển oxy từ máu

vào mô, tác dụng tốt cho hệ tim mạch.

Bảng 3: Thành phần khoáng của tảo spirulina

STT Thành phần Số lượng (% tổng

số chất khô)

1 Canxi 1150

2 Phospho 8280

3 Sat 528

4 Natri 344

5 Clo 4200

6 Magie 1663

7 Mangan 22


14

8 Kali 14.4

9 Selen 0.4

Amino acid: có 18 trong số 20 loại amino acid được biết. Một số

amino acid có hàm lượng cao trong Spirulina như glutamic acid

(14,6%), aspartic acid (9,8%), leucine (8,7%), aniline (7,6%)…

Bảng 4: Thành phần acid amin của tảo spirulina

STT Thành phần µg/10g Số lượng (% tổng

số chất khô)

1 Isoleucine 350 5.6

2 Leucine 540 8.7

3 Lysine 290 4.7

4 Methyonine 140 2.3

5 Phenylalanine 280 4.5

6 Threonine 320 5.2

7 Trytophan 90 1.5

8 Valine 400 6.5

9 Analine 470 7.6

10 Arginine 430 6.9

11 Acid Aspartic 610 9.8

12 Cystine 60 1.0

13 Acid glutamic 910 14.6

14 Glycine 320 5.2

15 Histidine 100 1.6

16 Proline 270 4.3

17 Serine 320 5.2

18 Tyrosine 300 4.8

III. Công nghệ nuôi trồng

III.1 Phương pháp nuôi trồng

III.1.1 Phương pháp nuôi trồng theo mẻ (hệ thống kín)

Đây là phương pháp không thêm vào cũng như không lấy đi thứ gì từ

môi trường nuôi đã có tảo giống đến khi thu hoạch. Phương pháp này

bị giới hạn bởi thời gian trong khi có những thay đổi về thành phần

dinh dưỡng của môi trường và cường độ chiếu sáng lên từng tế bào.

Thường được áp dụng trong hệ thống kín vì Spirulina được nuôi trong

các bể lên men vi sinh khối (biorector).


15

Vận động bằng máy khuấy trộn theo3 chiều tảo, hấp thụ ánh sáng tự

nhiên hay nhân tạo, được thiết kế như thùng lên men cổ điển hoặc kiểu

ống xoắn ốc.

III.1.2 Phương pháp nuôi trồng liên tục

Ở phương pháp này, dinh dưỡng được bổ sung liên tục cho tảo tăng

trưởng. Việc thu sinh khối cũng được tiến hành liên tục sao cho mật độ

tảo luôn luôn ổn định trong môi trường.

- Chemostat: một phần dịch mới liên tục bổ sung để thay thế dịch

môi trường đã dùng.

- Nuôi trồng bán liên tục: giống như nuôi theo mẻ nhưng sinh

khối được kiểm tra định kì và giữ ổn định bằng phương pháp

pha loãng môi trường.

- Turbidostat: sinh khối được theo dõi liên tục nhờ thiết bị đo độ

đục và tốc độ.

Phương pháp này thường được áp dụng theo hệ thống hở, Spirulina

sống trong môi trường dinh dưỡng đựng trong bể, hồ.., được vận động

bằng khuấy trộn theo kiểu tịnh tiến 2 chiều và tảo thu nhận ánh sáng

mặt trời để phát triển, kiểu nuôi này phụ thuộc vào thời tiết và cần giải

pháp khắc phục.

III.2 Môi trường và thiết bị

III.2.1 Môi trường

Nơi nuôi tảo phải có lượng chiếu sáng thích hợp giúp tảo sinh trưởng

bình thường, ảnh hưởng đến lượng sinh khối thu hoạch.

Chủ động nguồn nước nuôi tảo, nước không bị ô nhiễm thích hợp cho

việc nuôi tảo

Giao thông thuận tiện.

Nếu địa điểm xây bể có nhiều mối thì không nên dùng vật liệu xây bể

là plastic vì dễ bị mối ăn.

III.2.2 Thiết bị

III.2.2.1 Trong phòng thí nghiệm

Nồi hấp áp lực (Autoclave)

Tủ cấy vi sinh vật (Biologycal Safety Cabinet)

Kính hiển vi quang học (Microscopic)

Dàn đèn ánh sáng


16

III.2.2.2 Thiết bị chuyên dùng cho nuôi tảo

Thiết bị đồng bộ hóa tự động: việc pha loãng môi trường tự động

hóa được điều chỉnh bởi tế bào quang điện và rơle thời gian điều

chỉnh chu kì sáng tối.

Thiết bị nuôi tăng tốc: chủ yếu dùng cho việc nhân nhanh giống tảo

làm nguyên liệu cho nuôi đại trà.

Thiết bị tạo thang nhiệt độ: Nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt

độ lên sinh trưorng, sinh sản, sinh lý của nhiều cơ thể sống thông

qua việc bố trí các thí nghiệm với cùng một loại tảo, tại cùng thời

điểm, nhưng ở các nhiệt độ khác nhau.

Thiết bị tạo thang cường độ ánh sáng

Bể phản ứng quang sinh: dùng để nuôi tảo sạch vi khuẩn và tự động

hóa hoạt động thông qua chương trình máy tính. Các thông số chính

được giữ ổn định là nhiệt độ, pH, cường độ và chất lượng ánh sáng,

dinh dưỡng, tốc độ khuấy sục, CO2.


17

Một số dạng cơ bản:

- Hình trụ, chiếu sáng từ bên trong.

- Hình ống.

- Hệ thống các ống dẫn dẹt.

III.3 Điều kiện

III.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng

III.3.1.1 Các yếu tố vật lý

Ánh sáng:

Ánh sáng tự nhiên: thời gian chiếu sáng, cường độ chiếu sáng vừa phải

để giúp tảo phát triển tốt (lượng chiếu sáng trong ngày bằng 30% lượng

chiếu sáng ở vùng nhiệt đới là tốt nhất).Nếu thời gian chiếu sáng dài,

cường độ gây gắt sẽ làm giảm sinh khối tảo.Đồng thời ánh sáng cũng

làm thất thoát oxygen trong ao. Hơn nữa thời gian trong bóng tối là

thời gian tảo hô hấp và đặc biệt tổng hợp protein.

Ánh sáng nhân tạo (hệ thống nuôi spirulina kín): có thể điều chỉnh

đúng với nhu cầu của tảo, giúp nó phát triển tốt. Nhưng chi phí tốn

kém.

Quản lý: đối với hệ thống hở, nếu lượng chiếu sáng nhiều quá có thể

che mát cho ao bằng cách trồng cây xung quanh ao hoặc xây mái che

cho ao. Đối hệ thống kín: kiểm tra để điều chỉnh lượng chiếu sáng phù

hợp bằng cách điều chỉnh hệ thống đèn.

Nhiệt độ :

Nó hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo. Nhiệt độ

dưới 20oC tảo không chết nhưng phát triển chậm. Nhiệt độ trên 38

oC

tảo sẽ chết. Tảo Spirulina phát triển tối hảo ở 35oC.

Mưa:

Ở những nơi có lượng chiếu sáng trong ngày cao ,mưa sẽ tốt cho sự phát

triển của tảo. Nhưng nó có thể làm tràn bể nuôi tảo ra môi trường ngoài. Do

đó ta nên xây thành bể cao.

Gió:

Giúp hòa tan lượng oxygen trong không khí vào bể. Nhưng nó cũng có thể

mang vật lạ vào bể, có thể ảnh hưởng không tốt cho tảo. Do đó xây mái che

cho bể cũng giúp hạn chế vật chất lạ theo gió rơi vào bể.

III.3.1.2 Các yếu tố hóa học

Đảm bảo các lượng chất trong nước theo đúng công thức môi trường nuôi

tảo. Ngoài ra cần bổ sung các ion sau đây vào bể nuôi:


18

Anions Cations

Carbonate: 2800 mg/L

Bicarbonate: 720 mg/L

Nitrate: 614 mg/L

Phosphate: 80 mg/L

Sulfate: 350 mg/L

Chloride: 3030 mg/L

Sodium: 4380 mg/L

Potassium: 642 mg/L

Calcium: 10 mg/L

Magnesium: 10mg/L

Iron: 0,8 mg/L

Thường xuyên đo đạc các thông số của môi trường, đề xuất các biện

pháp quản lý thích hợp.

pH thích hợp cho tảo spirulina: 8,5 -9,5. pH <5 hoặc pH >7, tảo quang

tổng hợp rất thấp.

Thiếu dưỡng chất: cụ thể là thiếu đạm đẫn đến thoái biến sắc tố lam

phycocyanin, tảo bị vàng, tế bào kiếm phát triển, năng suất thấp. Tỷ lệ

K,Na phải ổn định K/Na <=5 là tốt, thiếu K tảo bị vàng…

Ảnh hưởng của kim loại nặng: Ngoài Pb, Asenic, còn nhiều ion kim

loại gây độc cho tảo theo thứ tự: Cu > Ni > Co > Cr > Cd > Zn. Có 1

nghiên cứu cho rằng: nếu cadmi (Cd) xấp xĩ 10-4

mol/L gây ức chế toàn

bộ sự phân chia của Spirulina.

Ảnh hưởng của các hóa chất khá: chất thãi như thuốc nhuộm, thuốc trừ

sâu, diệt cỏ đều gây độc cho tảo.

III.3.1.3 Các yếu tố sinh học

Có thể sự xâm nhập của sinh vật có hại cho bể nuôi tảo là từ nguồn

nước cấp.

Động vật chân chèo (Rotifers):

Khi chúng rơi vào ao.chúng sẽ dùng tảo lam làm thức ăn.

Quản lý:

- Dừng khuấy bể vào ban đêm, tảo sẽ sử dụng oxygen để hô

hấp dẫn đến động vật chân chèo thiếu oxy rồi chết. Tuy nhiên

có làm làm tảo thiếu oxy.

- Có thể dùng lưới(với mắt lưới nhỏ) để vớt chúng. Động vật

chân chèo là thức ăn rất tốt cho tôm cá.

- Khi dùng hóa chất để diệt chúng phải đảm bảo chúng không

ảnh hưởng đến tảo và người tiêu dùng.

Động vật nguyên sinh:

Chúng không độc cho người, cũng không hại tới tảo. Có lẽ chúng còn

giúp cho tảo bởi vì tạo ra 1 lượng CO2 nhỏ.

Amoeba:


19

Những loài này khác với động vật nguyên sinh ở chỗ chúng ăn tảo.

R.R.Kudo đã mô tả 74 loài amoeba khác nhau. Có một loài trong số

chúng gây nguy hiểm cho người đó là Entamoeba histolytica.

Tảo tạp:

Chúng có thể là những loài có độc ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu

dùng.

Do môi trường phát triển Spirulina là kiềm tính nên có thể làm giảm sự

phát triển của số loài tảo tạp.

Vi khuẩn:

Chúng có thể gây tác hại cho con người khi sử dụng tảo. Tuy nhiên pH

của hầu hết các loài vi khuẩn gây bệnh cũng như nấm mốc nấm men

khoảng 6,0 – 8,0 nên chúng bị tiêu diệt trong bể nuôi tảo Spirulina.

III.3.2 Kỹ thuật nuôi trồng

Duy trì sản xuất sinh khối ổn định trong điều kiện ngoài trời: Những

tác nhân gây mất ổn định do sự thay đổi nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa,

tốc độ bốc hơi hơi nước, thoái hóa giống, tích lũy muối khoáng môi

trường.

Hiện tượng quang ức chế: Đây là nguyên nhân làm tảo chết do quá

trình quang oxi hóa. Quang hợp bão hòa ở khoảng 33% tổng cường độ

sáng. Trong khi đó lớp trên của dịch tảo bị chiếu sáng với cường độ

gấp 3÷4 lấn cường độ bão hòa.

Hô hấp tối: Sinh khối của Spirulina có thể bị mất mát tới 35% do hô

hấp. Vì vậy, trong nuôi trồng đại trà người ta có xu hướng làm giảm

nhiệt độ của môi trường nuôi vào ban đêm để hạn chế hô hấp.

Hiệu ứng oxi: Tại bể nuôi có diện tích lớn, nơi dòng chảy chậm (chỉ

10÷ 20cm/s), nồng độ oxi có thể đạt tới 500% bão hòa khi tốc độ quang

hợp cao. Nồng độ oxi như vậy sẽ ức chế quang hợp và làm giảm tốc độ

sinh trưởng của tảo. Do đó việc chọn chủng chịu được nồng độ oxi cao

và duy trì tốc độ khuấy sục môi trường thích hợp để tăng cường quá

trình thoát oxi ra không khí là những biện pháp hữu hiệu hạn chế tác

dụng xấu do thừa oxi.

Dao động nhiệt độ: biên độ dao động này khá lớn ở những vùng khô

hạn, thích hợp nuôi Spirulina

III.3.3 Môi trường dinh dưỡng

Nồng độ muối tổng số thường phụ thuộc vào nguồn gốc sinh thái của

cơ thể tảo

Thành phần và nồng độ K+, Mn

2+, Na

+, Ca

2+, SO4

2-, PO4

3-.

Nguồn nitơ là nitrate, amôn và urê. Hầu hết tảo chứa 7÷9% nitơ/ trọng

lượng khô nên nhu cầu về nitơ khá cao.


20

Nguồn cacbon: cacbon vô cơ dưới dạng khí CO2 được cung cấp với tỉ

lệ 1 ÷ 5% khi trộn với không khí. Một dạng cacbon vô cơ khác là

bicarbonate.

pH thường để tránh tủa Ca, Mn và một số vi lượng, pH dưới 7.

Vi lượng được cung cấp với nồng độ µg/l. Để giữ ổn định hợp chất các

vi lượng người ta hay dùng các tác nhân nhân tạo chelate như EDTA và

citrate.

Vitamin: nhiều tảo có nhu cầu sử dụng vitamin như thiamin và

cobalalanin.

III.4 Phương pháp cấy

III.4.1 Phương pháp nhân giống

III.4.1.1 Thu mẫu và phân lập

Dùng vợt vớt phù du kích thước lỗ khác nhau hoặc phương pháp lọc qua

màng lọc nitrocellulose. Tảo ở dạng đồng nhất (unialgal cuture) thường được nhân

từ một tế bào hoặc một sợi. Ta có thể áp dụng một vài kĩ thuật phân lập sau:

Kĩ thuật dùng micropipette: dùng micropipette thu một tế bào hoặc

một sợi tảo cần phân lập khi soi qua kính hiển vi

Kĩ thuật phun: tảo được đưa lên bề mặt thạch nghiêng đã khử trùng.

Sau vài ngày có thể thu được tế bào hoặc tập hợp tế bào tảo sạch vi

khuẩn và nấm để chuyển sang cấy truyền.

Kĩ thuật thay đổi áp suất thẩm thấu: có thể loại bớt nguyên sinh

động vật và một số cá thể mẫn cảm.

Dùng thạch nghiêng: lấy khoảng 0,1÷ 0,5ml dịch tảo hòa với lớp

thạch mỏng rồi rót lên bề mặt thạch đã cứng. Sau vài ngày có thể

thu được tập hợp các tế bào tảo đồng nhất mà ta cần phân lập.

Dùng ánh sáng, dòng điện hoặc chất kích thích để phân lập một số

loài tảo có phản ứng với tác nhân này.

III.4.1.2 Làm sạch vi tảo

Phương pháp li tâm: đây là phương pháp đơn giản nhất để nhận tảo

sạch được tách tế bào tảo khỏi vi khuẩn bằng li tâm

Phương pháp chiếu tia cực tím: tuy nhiên phương pháp này có thể gây

đột biến ở tảo, do đó chỉ nên chiếu trong thời gian ngắn.

Phương pháp lọc: có thể dùng để tách tảo dạng sợi khỏi vi khuẩn.

Những sợi tảo bị đứt chỉ còn 3 ÷ 5 tế bào do siêu âm có thể lọc qua

màng lọc đã khử trùng trong điều kiện chân không.

Sử dụng kháng sinh: có nhiều loại kháng sinh được dùng để tách tảo

khỏi vi khuẩn. Tuy nhiên, liều dùng hạn chế vì lục lạp và tảo mẫn cảm

với đa số các kháng sinh diệt khuẩn.

III.4.1.3 Nhân giống:


21

Chọn giống theo mục đích sử dụng: như làm thực phẩm (giống giàu

protein, vitamin, không có hoặc chứa ít mùi khó chịu khi sử dụng), làm

dược phẩm (chọn giống chiếc xuất được chất mong muốn với liều lượng

cao), làm mỹ phẩm (chọn giống chiết xuất ra được nhiều chất dưỡng da,

chống lão hóa như vitamin E…). chọn giống ít hấp thụ, tích tụ các chất độc

hại của môi tường nuôi cấy, năng suất cao, dễ thích nghi, sức chống chịu

tốt.

Qua việc thu mẫu, phân lập và làm sạch tảo ta tiến hành việc nhân

giống trong phòng thí nghiệm với môi trường dinh dưỡng được nêu trên.

III.4.2 Phương pháp giữ giống:

Sau khi xây dựng được tập đoàn giống, ta khử trùng mọi dụng cụ

thủy tinh, môi trường dinh dưỡng phải được khử trùng, để tránh bị lây

nhiễm các loài tảo khác. Để duy trì và giữ gống tảo, thông thường ngời ta

chọn phương án dùng ánh sáng yếu và nhiệt độ 15-20oC và thực hiện cấy

truyền.

III.4.3 Thiết kế bể nuôi tảo:

III.4.3.1 Chọn địa điểm nuôi tảo:

Nơi nuôi tảo phải có lượng chiếu sáng thích hợp giúp tảo sinh trưởng

bình thường, ảnh hưởng đến lượng sinh khối thu hoạch.

Chủ động nguồn nước nuôi tảo, nước không bị ô nhiễm thích hợp

cho việc nuôi tảo

Giao thông thuận tiện.

Nếu địa điểm xây bể có nhiều mối thì không nên dùng vật liệu xây

bể là plastic vì dễ bị mối ăn.

III.4.3.2 Các loại bể nuôi tảo:

Có thể nuôi tảo theo hình thức quản canh hay thâm canh, trong hệ

thống kín hoặc hở, với giống dược lấy từ ngân hàng giống khi thiết kế bể nuôi

nguời ta chú ý những diều sau:

Độ sâu tối ưu của dịch tảo có tính tới mức độ ánh sáng mặt trời xuyên

xuống.

Bể có thể lớn (hoặc nhỏ) về diện tích, thể tích có thể lên tới 1 ha x

0,3m3, thậm chí đến 200ha x 0,3m

3. Bể nên xây cao 50 – 5 cm để đảm

bảo độ sâu mực nước từ 20 – 3 cm


22

Tốc độ khuấy phù hợp với nhu cầu năng lượng. Khuấy sục môi trường

nhằm khử các không gian chết trông bể và giữ tế bào luôn ở dạng

huyền phù mà không ảnh hưởng đến hoạt tính sinh lý của tảo.

Vật liệu xây dựng bể: vật liệu để làm bể nuôi cũng không ảnh hưởng đến

kết quả nuôi trồng (năng suất hay lượng sinh khối tảo). Do đó ta có thể tùy theo

điều kiện mỗi nơi để xây dựng cho phù hợp.Bể được xây dựng bằng vật liệu xây

dựng thông thường (ximăng, plastic, gạch cement hay gạch beton cement chịu

kiềm).

Hệ thống bể nông:

Ưu điểm: vốn đầu tư xây dựng và kinh phí vận hành thấp.

Nhược điểm: năng suất thấp và khả năng sản xuất không ổn định, độ

tin cậy thấp đòi hỏi diện tích lớn. Một số ao nông, diện tích rộng hiện

nay đang được dùng như dạng ao ổn định xử lí nước thải. trong hệ

thống này, sinh khối tảo được coi như sản phẩm thứ cấp.

Hệ thống bể dài:

Thích hợp với nuôi quản canh. Ta có thể thiết kế sử dụng bơm tạo vận tốc

của dòng chảy 30cm/s hoặc sử dụng nguồn ít tốn năng lượng, hoặc có thể sử

dụng phương pháp thổi khí nhờ máy nén khí để tạo dòng chảy.

Ưu điểm: năng suất sinh khối tảo chấp nhận dược, hệ thống có tính ổn

định.

Nhược điểm: Đầu tư và chi phí vận hành lớn nếu sinh khối có chất

lượng cao.

Ở Bình Thuận-Việt Nam, bể dài với hệ thống bơm khuấy trục vít Savonius

chạy bằng năng lượng gió.

Hệ thống nghiêng:

Dung dịch huyền phù được vận chuyển trên bề mặt bể nghiêng 3o và

tuần hoàn nhờ bơm đặt ở phần thấp nhất. Dung dịch tảo vận động trên bề mặt

nằm nghiêng và phải vượt qua nhiều thanh chắn nhỏ, nằm ngang để tối ưu hóa

việc trao đổi khí và ánh sáng. Mật độ tảo có thể đạt tới 3g/l.

Ưu điểm: Năng suất sinh khối cao, khá ổn định.

Nhược điểm: chi phí đầu tư ban đầu, vận hành cao.

Hệ thống bể phản ứng quang sinh dạng ống:

Hệ thống bao gồm:

Một bể phản ứng dạng ống được chế tạo bằng vật liệu trong ánh sáng

xuyên qua.

Một tháp bổ sung CO2.


23

Ưu điểm: giảm bốc hơi nước, giảm khả năng bị lây nhiễm tảo khác.

Nhược điểm: đầu tư cao, không tận dụng triệt để được ánh sáng tự

nhiên và có nguy cơ bị đốt nóng vào mùa hè.

Khắc phục:

- Chọn loại bơm sao cho không làm tổn thương tới tế bào tảo.

- Nồng độ O2 cao trong bể kín sẽ ức chế quang hợp của tảo.

- Chọn phương pháp để giảm chi phí vận hành tháp bổ sung CO2.

III.4.3.3 Hệ thống khuấy – sục khí:

Hệ thống nuôi tảo với qui mô lớn có kết hợp hợp hệ thống khuấy – sục

khí nhằm thu lượng sinh khối nhiều nhất.

Lưu ý: bể cần được khuấy liên tục.

Sự sục khí nhằm:

- Tạo sự tiếp xúc tốt hơn của tế bào tảo với dinh dưỡng, ánh sáng, CO2.

- Giữ ổn định nhiệt độ trong nước giúp tảo phát triển tốt.

- Tạo ra tốc độ nước chảy 5,0cm/s. Do đó, tạo ra điều kiện tối ưu cho sự

phát triển vì tảo sẽ không bị lắng nhất là tại các góc của bể.


24

IV Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina:

Hình 10:Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết

xuất tảo Spirulina.

IV.1 Nuôi Trồng Tảo Spirulina:

Hệ thống nuôi hở nuôi spirulina gồm: Hồ nuôi và máy trộn, mái che điều

chỉnh ánh sáng và ô nhiễm ( có thể không có ở quy mô lớn),hệ thống cấp

nước.Tiến hành quy trình như sau:

Chuẩn bị: Vệ sinh hồ cấp nước tới mức định sẵn (15– 30cm)(nguồn

thích hợp không lẫn các chất có hại cho tảo) bổ sung hóa chất vào nguồn

nước (định lượng các thành phần hóa học chủ yếu Na+, K

+, HCO3

-, NO3

-…- theo

công thức Zarrouk và thông số pH). Môi trường nuôi nên để ổn định trong vài giờ

trước khi bơm giống xuống bể.

Bơm giống: Mật độ tế bào spirulina ~ 150 – 300mg/L. Chế khuấy nên liên

tục trong ngày và hạn chế ánh sáng cho phù hợp với sinh khối loãng. Sinh khối


25

tiếp tục phát triển thì tính toán pha loãng dần để tiếp tục nâng mực nước nuôi lên

đạt độ sâu cao nhất. Chất nuôi tiếp tục bổ sung theo chỉ dẫn của định lượng thông

số hằng ngày, có thể theo chu kỳ:

NaHCO3: cách 2 -3 ngày, tùy PH tăng lên và ổn định 10,5.

Nguồn N: ure cách 1 -2 ngày, các loại đạm khác thưa hơn.

Nước bổ sung hằng ngày để bù đắp lượng nước bốc hơi.

IV.2 Thu hoạch và xử lý sơ bộ của tảo Spirulina.

IV.2.1 Phương pháp xác định sinh trưởng:

a. Phương pháp đếm tế bào: có thể đếm trực tiếp dưới kính hiển vi hoặc nhờ

buồng đếm.

b. Đo độ đục(OD): cho biết khả năng tăng sinh khối không xác định trực tiếp

số lượng tế bào. Phương pháp này nhanh, đơn giản.

c. Xác định trạng thái khô: thu mẫu, tách tảo khỏi pha lỏng, sấy và cân trọng

lượng khô.

d. Xác định hàm lượng Cholrophyll: tách tế bào, chiết rút chorophyll, độ hấp

thu (A) ở các bước sóng 630nm, 663nm, 645nm và tính hàm lượng chorophyll

theo công thức: chl.a = 15.6.A663 -2.0.A645 - 0.8.A630

chl.b = 25.4.A645 - 4.4.A665 - 10.3.A63

chl.c = 109.A630 - 12.5.A665 - 28.7.A645

IV.2.2 Thu hoạch tảo spirulina

Khi sinh khối đạt > 750mg/L thì thu hoạch, và nên để sinh khối tảo

đang sinh trưởng còn lại >= 30 mg/L. Thời gian bắt đầu thu hoạch

thường sau xuống giống 7 – 10 ngày, và quá trình nuôi thu hoạch liên

tục dài 3 – 4 tháng thì thu toàn bộ, làm vệ sinh hồ, nuôi mẻ mới.

Ngoài cách xác định thời điểm thu hoạch như trình bày ở trên, ta cũng

có thể sử dụng đĩa Secchi.(thiết bị đơn giản để đo độ trong của nước

trong bể). Khi độ sâu nhìn thấy được đĩa Secchi đạt từ 1,5 – 2cm thì

đó là thời điểm thu hoạch. Thu hoạch cho đến độ sâu nhìn thấy được

đĩa Secchi là 4cm thì dừng và bổ sung hóa chất vào bể, tiếp tục vừa

nuôi vừa thu hoạch. Đối với 1kg tảo được thu vớt bạn phải bổ sung

1,4g Mg (tương đương với MgSO4), 7,6g P (tương đương 42,72g

K2HPO4), 5,25g S (16,48g K2SO4), 1g Ca (2,77g CaCl2), 4,48g

NaCl(dùng muối biển), 120g N (260,86g ure) và các chất vi lượng

khác.

Ta nên thu hoạch tảo vào sáng sớm bởi những lý do sau đây:


26

Nhiệt độ buổi sáng mát nên việc thu hoạch dễ dàng, đỡ mệt nhọc.

Có nhiều giờ để phơi khô sản phẩm.

Lượng protein của spirulina thu được vào buổi sáng cao hơn những thời

điểm khác trong ngày.

Nên thu hoạch vào những ngày nhiều nắng để đảm bảo tảo được phơi khô.

Hình 11: tảo spirulina sau thu hoạch

IV.3 Xử lý sơ bộ tảo Spirulina:

Sử dụng màng lọc Polyester, đường kính mắt lưới 30μm. Thiết bị lọc

được đặt nghiêng chút ít để có thể tiến hành lọc được liên tục đồng thời

rửa và vớt. Sau đó chúng qua giai đoạn vắt nước bằng máy vắt, ép hoặc

nhờ màng rung cho nước chảy bớt xuống. Bánh tảo sau đó được cắt ra

từng miếng, khúc nhờ dao; sau giai đoạn này nước vẫn chiếm 70 -80%.

Trong giai đoạn này Spirulina do chứa nhiều đạm nên chúng dễ bị vi

khuẩn tấn công và lên men tạo ra các sản phẩm không mong muốn

trong vòng vài giờ- tùy nhiệt độ. Vì vậy các trang trại thủ công nhỏ lẽ

thường phơi bằng cách cho dịch tảo vào trong các hộp kim loại rồi đem

phơi ngoài nắng để làm khô tảo.

Người ta còn sử dụng thiết bị đơn giản hình xylanh, một đầu có châm

các lỗ nhỏ đường kính 2mm, rồi cho tảo vào trong. Sau đó ép mạnh

một đầu, tảo sẽ chảy ra thành các sợi như sợi mì tiếp theo trải nhẹ lên

các khung bằng kim loại hoặc bằng gỗ rồi đưa vào trong các hộp để

làm khô. Hộp làm khô có kích thước các lỗ vào và ra bằng nhau cho

phép không khí lưu thông được dễ dàng. Người ta có thể cải tiến hiệu

quả bằng cách gia nhiệt không khí ở bên dưới tấm kính hoặc bạt plastic

trước khi cho chúng vào hộp làm khô.


27

Hình 12: tảo spirulina qua xử lí sơ bộ

IV.4 . Phương Pháp Thu Nhận Các Hợp Chất Từ Tảo Spirulina:

IV.4.1Chiếc xuất Chất Màu Chlorophyll:

IV.4.1.1 Giới thiệu chung:

Màu xanh của lá cây của thực vật là do có một chất màu chlorophyll. Chất

màu này đóng vai trò cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp- quá trình chủ

yếu tạo các hợp chất hữu cơ và tạo ra nguồn O2 tự do duy nhất của trái đất.

Chlorophyll không những có màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác. Trong

những phần xanh của cây, chlorophyll có trong tổ chức đặc biệt, phân tán trong

nguyên sinh chất, gọi là lục lạp hay hạt diệp lục. Hàm lượng chlorophyll trong cây

xanh chiếm khoảng 1% chất khô.

IV.4.1.2 Phân loại:

Có 4 dạng: chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll c, chlorophyll d

IV.4.1.3 Quy Trình Cơng Nghệ Thu Nhận Chlorophyll:


28

Thuyết Minh Quy Trình:

Nguyên liệu: sinh khối tảo Spirulina

Xử lí: làm sạch, nghiền nhỏ

- Mục đích: loại bỏ những nguyên liệu không đạt yêu

cầu, giúp quá trình sau đó dễ dàng hơn.

- Loại bỏ chất bẩn và vi sinh vật có hại bám trên nguyên

liệu.

- Mục đích của nghiền là để tăng quá trình tiếp xúc pha,

tăng động lực quá trình trích ly.

Trích ly: sử dụng 5 g tảo nghiền nhỏ. Dùng cồn trích ly với tỉ

lệ 10mg/1g tảo. Đậy kín bằng giấy bạc để trong tối nhiệt độ

40oC, để yên 2 giờ.

Lọc: sau 2 giờ lọc thu dịch, đem dịch đi đo OD trên máy

quang phổ UV-Vis ở bước sóng 644 nm.

Tinh sạch: Nguyên liệu có thể nghiền trong rượu sau đó cho

dịch vào trong rượu, ete và nước (nước để không cho ete tan

trong rượu). Sauk hi lắc để dung dịch lắng lại: Ete nổi lên trên

và chứa diệp lục tố còn rượu chứa các sắc tố màu vàng hay

cam (carotenoid).

Nguyeân lieäu

Xöû lyù

Tinh saïch maøu

Loïc

Trích ly

Chlorophyll


29

- Phần tan trong ete được sấy khô và hoà tan trong acetone

cho vào ete dầu hoả và rượu metylic.

- Ete dầu hoả và rượu metylic chứa chlorophyll a.

- Acetone chứa chlorophyll b.

IV.4.2 Chiếc Xuất - Crotene:

IV.2.1 Nguyên tắc của phương pháp:

Tách chiết các carotene từ nguyên liệu thực vật bằng acetone, sau đó

tiến hành lắc với cyclohexan. Dùng nước rửa và chiết loại acetone khỏi

cyclohexan, sau đó chạy sắc kí trên cột Al2O3 hoặc MgCO3 để tách

-carotene ra khỏi sắc tố khác.

IV.2.2 Quy Trình Công Nghệ:

Tảo

Nghiền

Lọc hút

NaCo3

Lắc Cyclohexan

e

Nước

Lọc qua Cacl2

Sắc ký cột oxit

nhôm

𝛽 caroten


30

Thuyết Minh Quy Trình:

Nguyên liệu: từ bột tảo khô

Nghiền: dung tác động cơ học để nghiền nguyên liệu với acetone,

để có hỗn hợp mịn hơn.

Lọc hút: cho NaCO3 để trung hòa dịch acid của tế bào, lọc bằng

phiểu thủy tinh để thu lấy dịch chiết chứa các sắc tố.

Lắc: thêm cyclohexane và nước vào dịch chiết xuất thu được, lắc

đều để acetone hòa tan trong nước sẽ lắng xuống phiễu.

Lọc qua CaCl2: để loại bỏ nước cón sót lại. khi đi qua một lớp

CaCl2 nước dư sẽ được hấp thu.

Sắc ký cột oxit nhôm: phần clyclohexane chứa sắc tố được sắc ký

trên cột oxit nhôm sẽ được phân lớp theo hình vẽ:

Hình : Các lớp phân tách của chlorophyll, xanthophyll và -

carotene

Nguyên tắc sắc ký cột oxit nhôm:

IV.4.3 Chiếc Xuất Phycocyamin :

IV.4.3.1 Bản Chất Của Phycocyanin:

Phycocyanin là một chất màu xanh tham gia vào quá trình

quang hợp, lượng chất này có thể chiếm đến 20% lượng protein

trong tảo lam. Phycocyanin cũng là phân tử tích luỹ nguồn nitơ

IV.4.3.2 Quy Trình Công Nghệ Chiếc Xuất:


31

Bột tảo

khô

Khuấy đều

Phosphate

PH 6,8

Đóng băng

Li tâm 1

Li tâm lạnh

Li tâm 2

Sắc ky cột

saphadex G-50

Sắc ký cột DEAE A-

50

Đông khô

Bột

phycocyamin

30%(NH4)2S0

4

60%(NH4)2S0


32

Nguyên liệu: Sử dụng dạng bột tảo khô của tảo S. platensis để

làm nguyên liệu tách chiết phycocyanin.

Phương pháp tách chiết và tinh chế: Để chiết rút các chất nằm

bên trong tế bào trước tiên cần phá vỡ màng tế bào.

Đối với tảo S. platensis người ta thường sử dụng phương

pháp cơ vật lí để phá vỡ tế bào. Trước tiên, nguyên liệu được

trương nước hoàn toàn, sau đó đóng băng tại -15oC, dùng

máy nén tế bào tại áp suất 2÷5 at để phá vỡ tế bào và làm tan

băng. Kết quả là thu được một dịch huyền phù gồm các mảnh

vỡ của tế bào và thành phần cấu trúc của chúng. Ly tâm lạnh

tại 5000 vòng/phút ở 4oC thu được dịch chiết tại các mức

30% (NH4)2SO4, 60% (NH4)2SO4. Sau đó ly tâm lạnh tại 4oC,

5000 vòng/phút, thu kết tủa. Tiến hành thẩm tích đối với nước

kết tủa này ta thu được dịch chứa phycoxianin.

Dịch sắc tố sau khi chảy qua cột sephadex G-50 được chạy

tiếp trên cột DEAE- A50. Cột được cân bằng bằng đệm

phosphate 0.005 M. Phycoxianin được chiết tại nồng độ đệm

phosphate 0.25 M trong dung dịch NaCl 0.2 M. Dịch chứa

phycocyanin được thẩm tích đối nước loại bỏ muối vào sau

đó được đông khô.

V.Sản phẩm và ứng dụng:

V.1 Bánh mì ngọt bổ sung Spirulina:

V.1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ:


33

Hình 13: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bánh mì ngọt có bổ sung Spirulina


34

V.1.2 Thuyết minh quy trình

Rây nhằm mục đích loại bỏ tạp chất lẫn trong bột mì. Rây có kích thước lỗ

212 milimicron

Nhào bột: Là khâu quan trọng nhất trong quá trình làm bánh. Spirulina và

nguyên liệu phụ sau khi được nhào trộn sẽ đưa vào nhào chung với bột mì

cho đến khi đạt được khối đồng nhất.

- Cụ thể là nguyên liệu phụ sản xuất bánh mì ngọt gồm: muối, nước,

nấm men, phụ gia, đường, bơ, trứng, bột sữa.

- Các phân tử protein trong bột dưới dạng cuộn khi khô sẽ ngấm nước

và trải

dài ra dưới tác động của máy đánh bột và sự tạo mạng lưới bắt đầu. Sự tạo mạng

lưới của các phân tử protein sẽ quyết định tạo hình và độ nở của ổ bánh mì. Thời

gian nhào bột tùy thuộc vào thiết bị sử dụng để đánh bột, dao động từ 15 – 20

phút.

- Chia bột: Bột được chia thành những cục bột nhỏ để chuẩn bị cho khâu tạo

hình.

- Khối lượng cục bột được cân chính xác theo một khối lượng đã được quy

định

trước.

Ủ sơ bột: là một khâu cũng rất quan trọng cho sự kết cấu tạo mạng protein

của

bột. Nếu ta cho bột nhào sau khi trộn có thời gian ủ sơ bột thì chính trong thời gian

này là thời gian để các protein trong bột tự nó sẽ liên kết lại với nhau để tạo cấu

trúc

ổ bánh. Thời gian ủ sơ bột khoảng 7 – 8 phút.

Tạo hình: khối bột nhào sẽ được tạo thành hình bánh mì.

Lên men kết thúc: đây là thời gian để cho nấm men hoạt động sinh ra khí

CO2,

giúp cho bánh có độ nở trong lò. Sự sinh khí của nấm men phụ thuộc vào một số

các yếu tố: nhiệt độ (nhiệt độ thích hợp cho sự lên men từ 300C trở lên, nhiệt độ

càng cao thì sự lên men càng nhanh), độ ẩm (phải đạt 85% độ ẩm) và nguồn dinh

dưỡng cho men – đó là đường có chứa sẵn trong bột hoặc ta cho thêm vào trong

quá

trình làm bánh để giúp men sinh khí tốt hơn. Thời gian lên men kết thúc khoảng

120-150 phút

Nướng: Trước khi đưa bánh vào lò người ta thường xịt nước, đây là động

tác rất

quan trọng vì cung cấp hơi nước trong quá trình nướng bánh, không có hơi nước

bánh không thể chín được.

Ngoài ra, đối với bánh mì ngọt người ta thường quét trứng lên bề mặt bánh

trước khi nướng để cho vỏ bánh vàng đều hơn, đẹp hơn.


35

- Nhiệt độ nướng bánh sẽ giao động từ 180 – 2200C tùy theo yêu cầu của

từng

loại bánh. Các loại bánh muốn có vỏ giòn, cứng thì nướng ở nhiệt độ cao và thời

gian nướng nhanh, còn nướng bánh ở nhiệt độ thấp hơn thì vỏ bánh sẽ mỏng và

mềm, thời gian nướng sẽ lâu hơn

V.1.3 Sản phẩm

Bánh mì chưa nướng Bánh mì đã nướng

Hình 14: Bánh mì bổ sung tảo Spirulina chưa nướng và đã nướng

V.1.4 Tác dụng của sản phẩm bánh mì bổ sung Spirulina

Bánh mì chứa acid béo không bão hoà (giống với acid linoleique) có lợi

cho sức khoẻ, giúp cơ thể phòng tránh bệnh béo phì, tiểu đường và các

bệnh về tim mạch

Sắt là một chất khoáng rất cần thiết cho cơ thể và nó sẽ được cung cấp một

lượng đáng kể nếu ta bổ sung Spirulina vào bánh

Ngoài ra thì các chất khoáng khác như canxi, phospho, natri và nhiều chất

khoáng khác cũng sẽ tăng lên khi ta bổ sung Spirulina.

Thành phần % các chất cung cấp năng lượng như protein, lipid tăng lên và

glucid giảm xuống khi ta bổ sung vi tảo này vào bánh.

Giá trị dinh dưỡng của bánh mì tăng lên đáng kể khi được bổ sung vi tảo

vào

thành phần của bánh mì. Đặc biệt là protein và các chất khoáng cần thiết

của cơ thể cao hơn so với bánh mì thông thường. Bổ sung thành phần tảo

càng cao thì thành phần các chất dinh dưỡng càng cao

V.2 Sữa chua có bổ sung Spirulina

V.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ


36

Hình 14: Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống


37

Hình 15: Sơ đồ quy trình công nghệ lên men sữa chua bổ sung Spirulina

V.2.2 Thuyết minh quy trình

Boät tảo Spirulina caân vaø pha vaøo nöôùc theo tæ leä 2g taûo / 50 ml nöôùc caát,

tieán haønh phaù vôõ teá baøo baèng soùng sieâu aâm trong 6 phuùt, roài ñem ñi loïc

huùt chaân ñeå loaïi boû caën, coù söû duïng boät trôï loïc.

Gioáng Lactobacillus bulgaricus vaø Streptococcus thermophilus: Phaân laäp

treân moâi tröôøng MRS chuaån cuûa Merck sau ñoù nhaân gioáng treân moâi

tröôøng söõa gaày.


38

Caùc tæ leä taûo ñöôïc boå sung theo phaàn traêm theå tích laàn löôït laø 6%; 8%;

10%; 12%; 14%. Tæ leä boå sung treân töông öùng vôùi löôïng Spirulina boå

sung vaøo dòch leân men laø 2.4(mg/mL), 3.2(mg/mL), 4.0(mg/mL),

4.8(mg/mL), 5.6(mg/mL)

Chuẩn hóa

- Muïc ñích:hieäu chænh haøm löôïng chaát beùo, do haøm löôïng chaát beùo cao

deã gaây ra hieän töôïng taùch pha vaø aûnh höôûng khoâng toát ñeán söùc

khoûe ngöôøi tieâu duøng.

- Nguyeân taéc thöïc hieän:

Neáu haøm löôïng beùo thaáp ta tieán haønh tính toaùn vaø boå sung theâm cream.

Neáu haøm löôïng beùo cao ta tieán haønh tính toaùn vaø taùch bôùt cream ra.

Hieäu chænh SNF:

- Muïc ñích :Hieäu chænh haøm löôïng chaát khoâ coù trong söõa. Yeáu toá naøy

raát quan troïng vì noù quyeát ñònh ñeán ñoä cöùng cuûa saûn phaåm söõa chua

taïo thaønh.

- Neáu haøm löôïng chaát khoâ quaù thaáp thì khaû naêng ñoâng tuï cuûa saûn phaåm

söõa chua seõ raát thaáp.

- Neáu haøm löôïng chaát khoâ quaù cao thì saûn phaåm söõa chua taïo thaønh coù

ñoä cöùng cao.

Baøi khí:

- Muïc ñích: Caùc khí laï trong söõa caàn phaûi ñöôïc loaïi boû neáu khoâng

seõ aûnh höôûng xaáu ñeán höông vò cuûa söõa chua. Ngoaøi ra, söõa coù

nhieàu khí seõ laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät nghóa laø laøm taêng chi

phí cho quaù trình saûn xuaát nhö thanh truøng, ñoàng hoaù,… Trong

tröôøng hôïp thanh truøng sau khi ñaõ ñoùng hoäp, taïi nhieät ñoä thanh

truøng theå tích cuûa khí seõ taêng leân laøm vôõ hoäp.

- Nguyeân taéc thöïc hieän: keát hôïp giöõa nhieät ñoä vôùi aùp löïc chaân

khoâng.Thoâng soá kyõ thuaät: T=70oC, aùp suaát töông öùng. Thieát bò gia

nhieät: oáng loàng oáng, baûn moûng vôùi taùc nhaân gia nhieät laø hôi nöôùc.

Ñoàng hoaù:

- Muïc ñích: oån ñònh heä nhũ töông, haïn cheá hieän töôïng taùch pha

- Nguyeân taéc thöïc hieän: söû duïng aùp löïc cao.

Thoâng soá kyõ thuaät: T=55-70oC, P = 100-250 bar.

Phöông phaùp thöïc hiệ ân:

+ Ñoàng hoaù toaøn phaàn : 1 caáp hoaëc 2 caáp

+ Ñoàng hoaù moät phaàn: doøng cream ( 10% max), doøng söõa gaày.


39

Caáy gioáng:

- Gioáng sau khi ñöôïc phaân laäp töø nhieàu nguoàn khaùc nhau, seõ ñöôïc

löïa choïn loaïi coù khaû naêng cao nhaát ñoàng thôøi tìm moâi tröôøng thích

hôïp ñeå tieán haønh nhaân gioáng ñeán löôïng caàn thieát.

Dung dòch söõa sau khi thanh truøng caàn ñöôïc laøm nguoäi xuoáng ñeán

khoaûng 420C (nhieät ñoä naøy seõ khoâng laøm aûnh höôûng ñeán chaát

löôïng gioáng ) roài tieán haønh caáy gioáng vaøo vôùi tæ leä 0.5 -7 %.

Leân men:

- Quaù trình leân men ñöôïc thöïc hieän trong bioreactor coù caùc boä phaän

ñieàu khieån: nhieät ñoä töï ñoäng, pH moâi tröôøng töï ñoäng

- Quaù trình leân men ñöôïc thöïc hieän ôû nhieät ñoä T = 42oC, thôøi gian

leân men t = 5 -6 h , pH = 4,5 – 4,6. Trong quaù trình uû söõa chua, coù

söï thay ñoåi veà soá löôïng cuûa Streptococcus vaø Lactobacillus trong

suoát quaù trình uû.

V.2.3 Sản phẩm

Hình 15: Sữa chua có (trái) và không (phải) bổ sung Spirulina


40

V.2.4 Tác dụng của sản phẩm sữa chua có bổ sung Spirulina

Trong söõa chua coù chöùa vi sinh vaät coù lôïi cho cô theå, coù theå giuùp ngaên

chaën beänh tieâu chaûy do dung quaù nhieàu thuoác khaùng sinh.

ÖÙng duïng S.platensis boå sung vaøo söõa leân men söõa chua ñeå naâng cao giaù

trò dinh döôõng cho saûn phaåm söõa chua truyeàn thoáng,

Haøm löôïng protein, lipid, vitamin A cuûa saûn phaåm boå sung Spirulina cao

hôn so vôùi saûn phaåm söõa chua cuûa vinamilk. Saûn phaåm coù haøm löôïng

dinh döôõng cao cung caáp protein, nhieàu vitamin, caùc chaát coù hoaït tính

sinh hoïc…

Caùc saûn phaåm chæ chöùa Spirulina treân thò tröôøng coù muøi, vò khoù ñöôïc

ngöôøi söû duïng chaáp nhaän. Saûn phaåm naøy khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm veà

maët caûm quan cuûa taûo (muøi söõa chua, aùt muøi hoâi cuûa taûo, vò chua deã chaáp

nhaän).

Documents

Do an Tao Spirulina 6136