Công nghệ sản xuất và ứng dụng của tảo spirulina platensis (full)

Trong cách phân loại mới hiện nay tảo Spirulina được xếp vào ngành vi khuẩnBacteriophyta, trên các ngành tảo khác, thay cho xếp chung vào ngành tảo như cũ, lý do của sự thay đổi hợp lý n

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

- -TIỂU LUẬNMÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN-AXIT AMIN-AXIT HỮU

MỤC LỤC

Mở đầu

I Tổng quan về tảo Spirulina platensis

1 Nguồn gốc

2 Vị trí, phân loại và tên gọi

3 Môi trường sống

4 Phân bố

5 Hình dạng, kích thước và cấu tạo tế bào của Spirulina Platensis

6 Đặc điểm dinh dưỡng

7 Đặc điểm sinh sản

8 Thành phần các chất và giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina Platensis

II Công nghệ sản xuất tảo S Platensis

A) Nuôi cấy tảo

1 Chuẩn bị giống

2 Các điều kiện kỹ thuật

3 Các yếu tố ảnh hưởng

4 Giới thiệu về các hình thức nuôi trồng tảo Spirulina Platensis

B) Thu sinh khối

III Ứng dụng của tảo Spirulina Platensis

1 Tính an toàn của tảo Spirulina Platensis

2 Ứng dụng trong y học

3 Tác dụng làm đẹp

MỞ ĐẦU

I TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA PLATENSIS

S.platensis được làm khô nhờ cát.

Dangeard-Một nhà nghiên cứu người Pháp đã xác định thành phần chính của

“Dihe” là loại tảo xoắn Athrospira (=Spirulina) platensis

Ở Việt Nam, giống được nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ ở Viện sinh vật học, là S platensis (Gom) Geitler do Pháp cung cấp Cũng theo khảo sát của viện này, ở nước ta

đã thấy 10 loài Spirulina Các loài Spirulina trên sống tự nhiên trong ao, hồ, ruộnglúa, sông ngòi, đơn độc hay kết thành đám trên mặt nước Đặc biệt khoảng giữa năm

1994, S platensis phát triển mạnh ở hồ Bảy Mẫu (Hà Nội), có thể vớt được rất nhiềutảo khô mỗi ngày nắng hè

2 Vị trí, phân loại và gọi tên

Spirulina platensis

Phân loại khoa học

Ngành Cyanophyta Lớp Hormogonioph

yceae

Bộ Oscillatoriales

Họ Oscillatoriacea

e Chi Spirulina

Spirulina do nhà nghiên cứu người Đức, Deurben đặt tên năm 1827, trên cơ sởhình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc của tảo Sau này nó được các chuyên giaphân loại học thống nhất tên khoa học đầy đủ: ngành Cyanophyta (thực vật lục - lam),lớp Hormogoniophyceae, bộ Oscillatoriales (tảo tràng hạt), họ Oscillatoriaceae, chiSpirulina (tảo xoắn)

Chi Spirulina có nhiều loài (35 loài) đã được phát hiện, hai loài có nguồn gốc

châu Phi và Nam Mỹ là: S.geitleri (S.maxima) và S platensis được nghiên cứu đầu

tiên, nhiều nhất

Trong cách phân loại, đặt tên khoa học thường các đặc tính quan trọng nhất vềhình thái, kiểu dinh dưỡng, tế bào học và cấu trúc gen di truyền được biểu đạt ngắngọn nhất Tên Spirulina do gốc từ Latinh và Anh ngữ “Spiral” có nghĩa là “xoắn”, dotảo này có dạng tiêu biểu nhất là sợi xoắn ốc, nên còn gọi là tảo xoắn, hay tạo dạngxoắn Người Nhật Bản chuyển từ “tảo xoắn” thành rasenmo, tương tự người Pháp gọi

là Spirulines Ở Việt Nam nó cũng có nhiều tên gọi: vi tảo Spirulina, tảo xoắn xanh,tảo lục - lam, nhưng tên Spirulina vẫn thông dụng nhất

Trong cách phân loại mới hiện nay tảo Spirulina được xếp vào ngành vi khuẩn(Bacteriophyta), trên các ngành tảo khác, thay cho xếp chung vào ngành tảo như cũ,

lý do của sự thay đổi hợp lý này là các nghiên cứu (những năm 1970 - 1980), thấy cáctảo lam có nhiều đặc điểm chung với vi khuẩn như: nhân chưa hoàn chỉnh (tiền nhân),nhân chưa có màng, không có ty thể và lục lạp… Tên mới dần thông dụng củaSpirulina là vi khuẩn lục lam Spirulina

Do đặc điểm có thể di động được trong môi trường nước, Spirulina còn được gọi

là phiêu sinh vật (Spirulina plankton - thực vật trôi nổi, phiêu sinh) Tên gọi mô tả nàynhằm phân biệt với động vật phiêu sinh, di động thực sự với cơ quan chuyên biệt:tiêm mao của vi khuẩn, vây của cá

3 Môi trường sống

+ S platensis là sinh vật phiêu sinh (Plankton)

sống tự do (free living organism) trong nước kiềm, giàukhoáng chất

+ Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể tới

50 cm,và trong môi trường nhân tạo thường nuôi ở mứcnước 10-30 cm(nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ đáy sâu 1-1,5 m (sục khí) phải đảmbảo tảo nhận nhận được ánh sáng

+ Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗtrợ nhau, rất quan trọng trong công nghệ nuôi trồng tảo.

4 Phân bố:

+ S platensis sống trong môi trường ưa kiềm (pH: 8,5-9,5) Trong tự nhiên,

chúng sống trong các hồ, suối khoáng ấp áp

+ Tảo có phạm vi phân bố rộng:

 Châu Phi: Tchad, Congo, Ethiopia, Kenya, Nam phi, Ai cập, Tanzania,Zambia

 Châu Mỹ: Hoa kỳ, Peru, Uruguay, Mexico

 Châu Á: Ấn độ, Paskistan, Srilanka, Việt nam

 Châu Âu: Nga, Ukraina, Hungarie…

+ Một loài Spirulina có thể xuất hiện ở nhiều quốc gia, có khi những nơi đó cách nhau tới nữa vòng trái đất như: loài S.platensis Nguyên nhân có thể là:

 Tự nhiên: một số loài chim ăn tảo Spirulina như Phoeniconaiasminor (ở

châu mỹ) Do đó tảo đã bám vào lông vũ loài chim này, rồi dựa vào sự di cư củachúng để phát tán nòi giống

 Con người: đem tảo đi sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới để phục vụ chonhu cầu của con người

5 Hình dạng, kích thước và cấu tạo tế bào của Spirulina platensis

Hình dạng của Spirulina chỉ thấy rõ khi quan sát dưới kính hiển vi Đó là những

sợi tảo có màu xanh lục lam, xoắn kiểu lò xo, với các vòng xoắn khá đều nhau, nhưng

ở cuối hai đầu sợi thường hẹp, mút lại, kích thước khoảng 0,25 mm Đây là dạngchuẩn nhất Tuy vậy theo những quan sát và đối chiếu với các tài liệu, thì tùy chu kỳsinh dưỡng phát triển (cường độ ánh sáng, nhiệt độ môi trường) mà hình dạng có thểxoắn kiểu chữ C, S Sợi tảo không phân nhánh, không có bao và không có dị bào.Các dạng này có chiều dài rất thay đổi, ngay trong một dạng, chiều dài mỗi sợi cũngkhác nhau, ví dụ sợi uốn sóng có thể dài 5 - 7 nếp gấp, cũng có thể đến 27 nếpgấp.Hiện tượng biến dạng nói lên khả năng thích nghi với môi trường mà vi sinh vật

cổ xưa này có được qua hàng triệu năm tiến hóa chọn lọc tự nhiên Dạng xoắn thườnggiữ được trong phòng nghiên cứu, sang môi trường nuôi đại trà, nó thường biến thànhdạng thẳng, tỷ lệ xoắn - thẳng khoảng 15 - 85.

Spirulina có cấu tạo đơn bào hoặc tổ chức đơn bào, cấu tạo từ các bào nang, có

thành tế bào nhiều lớp , có thể quang hợp, ribôxom và DNA, thể vùi nhiều

Các bào nang có cấu trúc từ các sợi nhỏ, và bao quanh là một lớp sợi khác bảo

vệ cho chúng, sự hiện diện của các quả nang không đồng đều quanh sợi của S platensis là sự khác nhau về hình thái học để so sánh với S maxima bề mắt rộng của

các sợi thay đổi từ 6 tới 12 μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốccủa nó từ 30 đến 70 μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcm, chiều dài cả túm lông là khoảng 500 micromet, trong mộtvài điều kiện nuôi cấy khi có kích thích thì chiều dài của các sợi có thể lên đến 1 mm,

nó rất quan trọng để giải thích cái hình dáng xoắn ốc của tảo Spirulina trong môi

trường nuôi cấy lỏng, và sự thay đổi hình dạng của nó trong môi trường nuôi cấy rắn.Những thay đổi này là do chất hydratation or dehydratation oligopeptides trongpeptidoglican tạo lên

Thành tế bào của Spirulina có cấu tạo gồm 4 lớp, các lớp này đều rất mỏng, lớp

2 được cấu tạo từ peptidoglycan, chất này giữ cho thành tế bào vững chắc Lớp 1 chứab-1,2-glucan một chất khó tiêu hoá đối với con người tuy nhiên nồng độ của nó rấtnhỏ (<1%), còn các protein và các poliacharit tự nhiên rất dê tiieu hoá đối với conngười

Trong loại tảo này còn có chứa chllorophy, caroten và phycobilisome, đây lànhững chất tạo nên sắc tố xanh của tảo, cấc chất này được dẫn vào trong hệ thống

thilakoid hoặc hệ thống quang hợp.

Riboxom và các sợi DNA nằm ở vùng trung tâm

Spirulina chứa nhiều tổ chức ngoại vi kết hợp với thylakoids, chúng là các hạtcyanophycin, các hạt poliglucan hạt lipit, các hạt poliphotphat Các hạt cyanophycin

và các hạt dự trữ khác có vai trò quan trọng do các hợp chất hoá học tự nhiên củachúng và các nhóm sắc tố của chúng.The polyhedral bodies or carboxysomes có chứathành phần chính la enyme ribulose 1,5-diphosphate carboxylase nó cho phép cố định

CO2 trong hệ thống quang hợp để tạo ra các hạt dự trữ Các hạt poliglucan hoặcglycogen hoặc a-granules là các glucose polymers Các hạt lipit, b-granules hoặc hạtosmophile cấu tạo bằng các by poly-b-hydroxybutyrate, chỉ tìm thấy trong các tế bàoprokaryotes, chúng được coi như là nhưng chất dự trữ năng lượng

6 Đặc điểm dinh dưỡng :

+ S platensis là vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc Do đó, chúng không thể sống

hoàn toàn không có ánh sáng

+ Phải đảm bảo các chỉ tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện khuấy trộn…+ Môi trường dinh dưỡng của spirulina gồm:

+ Các dưỡng chất: môi trường phải đảm bảo cung cấp đầy đủ nguồn: cacbon,nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng…

+ Dinh dưỡng cacbon:

S platensis đồng hóa cacbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là bicacbon

(HCO3-), thông qua quá trình quang hợp

Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) và một số chất khác:

HCO3- + 2H2O (CH2O) + O2 + H2O +OH-

Nguồn cacbon để nuôi dưỡng S.platensis ở khoảng 1,2-16,8g NaHCO3/lit

+ Dinh dưỡng N:

S platensis có khả năng cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ

enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP Kết quả nitơ được tổng hợp thành proteincủa chúng

Chúng không có khả năng sử dụng N2 trong không khí mà sử dụng dưới cácdạng: nitrat (NO3-), NH3 (thường có trong nước thải Biogas), (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4(

có trong phân bón nông nghiệp), (NH2)2CO Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nitơ không

từ nitrat phải khống chế nồng độ vì dễ suy giảm sinh khối thẫm chí có thể gây chếttảo

+ Các chất khoáng cần cung cấp cho môi trường nuôi tảo:

Photpho vô cơ khoảng 90 – 180 mg/L

K+ và Na+ dưới dạng kết hợp với N, P

Mg+: đóng vai trò tương tự như P

Ca2+: không ảnh rõ đến sinh trưởng tảo

Fe cung cấp dưới dạng muối FeSO4 Nồng độ Fe2+ rất rộng từ 0,56 -56 mg/ Lmôi trường

Cl-: rất ưa Clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl khoảng 1-1,5g/L

Sau đây là thành phần dinh dưỡng chính của môi trường Zarrouk dùng để nuôi

S.platensis

Nếu môi trường có những vi lượng khoáng khác thì S.platensis cũng sẽ hấp thụ.

Điều này có gây hại hay có lợi cho tảo

 Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As…

 Sự hấp thu có lợi: Senlen, Fe, germani và có thể cả I2.

S platensis cũng chịu tác động của các hormone, giúp tảo tăng trưởng nhanh

như indol acetic acid (AIA), gibberelic acid (GA3)…

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dinh dưỡng:

Công thức tổng quát của quá trình quang hợp:

CO2 + H2O CH2O + O2

Hay 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Ở S platensis có tới 15 sắc tố có thể tham gia quá trình quang hợp gồm:

chlorophyl (a) phycocyanin, betacaroten và 11carotenoids khác, ngoài ra cònphycoerythrin

+ Nhiệt độ tối ưu cho tảo khoảng 30 -35oC

+ pH là kết quả của cân bằng: CO2 H2CO3 H+ + HCO3- 2H+ +

CO3- pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 – 9,5

7 Đặc điểm sinh sản:

Phương thức sinh sản: vô tính (phân chia từ một sợi tảo mẹ trưởng thành) Từ

một sợi tảo mẹ, hình thành nên những đoạn Necridia (gồm các tế bào chuyên biệt cho

sự sinh sản) Trong các Necridia hình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo

các hormogonia bởi sự chia cắt tại vị trí các đĩa này Trong sự phát triển, dần dầnphần đầu gắn tiêu giảm, 2 đầu hormogonia trở nên tròn nhưng vách tế bào vẫn cóchiều dày không đổi Các hormogonia phát triển, trưởng thành và chu kì sinh sảnđược lặp đi lặp lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời của tảo Trong thời kì sinh

sản tảo S platensis nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường.

Tảo Spirulina platensis Sau đây là vòng đời tảo S platensis:

Rõ ràng vòng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn.

Trong điều kiện tối ưu (nuôi trong phòng thí nghiệm) vòng đời khoảng 1 ngày

Ở điều kiện tự nhiên là khoảng 3 – 5 ngày

8.Thành phần các chất và giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina platensis:

+ Protein trong S platensis:

*Spirulina chứa hơn 60% chất đạm (protein) là nguồn cung cấp chất tạo hìnhcao hơn thịt bò (18%), gia cầm (19%), sữa tươi (3,7%) và trứng (14%) Đặc biệt, đạmtrong tảo Spirulina là tổng hợp của hơn 18 loại axít amin trong đó có 8 loại là thiếtyếu và tất cả đều dễ tiêu hóa (đến 95%) do bản chất làm đạm thực vật

Biểu đồ so sánh hàm lượng Protein trong tảo so với một số thực vật khác

Hàm lượng protein và thành phần, hàm lượng acid amin của S platensis so

với các loại tảo khác.

Spirulinasp

S.orovilca

S.jeejibai

S.maxima

S.platensis

S.platensis

ProteinlýtưởngtheoWHO/FAO

7,81,8

000,70

4,135,804,002,173,954,171,136,00

5,981,08

6,435,820,678,94

3,007,162,262,363,494,1603,49

3,031,31

8,968,220,7812,52

5,08,335,331,664,03,6605,33

7,02,33

7,667,66+13,33

6,159,264,932,654,625,31,377,0

7,431,48

9,958,280,9313,82

5,448,955,033,334,615,331,666,72

6,721,47

9,687,991,8616,59

3,524,782,442,832,833,640,204,42

4,262,21

5,594,371,3110,29

4,24,84,22,22,62,81,44,2

4,664,515,013,92056,7

4,333,004,04,66+ vết61,3

5,284,465,300060,0

7,471,574,914,8065,94

3,602,654,103,810,1059,5

(1) Toni j.de: 1971, Marseille (France) Flamant vert Association 1987 – parF.Busson

(2) Hill Ch., Naoharu F 1980 (Jan) : The Secrets of spirulina

(3),(4) Becker W: 1982(Ger.): Algoculture (These by Fox R.D) pp 55+56

(5) Sosa Texcoco S.A (Mexixo) [nt (3+ 4)] p 51

(6) Nguyễn hữu thước, Nguyễn tiến cư, Đặng h.p.hiền, Đặng đình kim (viện visinh vật)

* Phycobiliprotein: phycocyanin và allo phycocyanin Chúng có tác dụng tăngcường miễn dịch ở người và động vật; thamgia các phản ứng phát hiện kháng nguyênđặc hiệu, đánh dấu kháng thể đơn dòng để chẩn đoán, phát hiện bệnh; hỗ trợ trị liệuung thư

Ngoài ra hàm lượng protein cao nên là thức ăn giàu dinh dưỡng giúp:

 Cung cấp chất đạm

 Trị suy dinh dưỡng Do đó S platensis xuất hiện trong khẩu phần ăn của

trẻ em suy dinh dưỡng ở Châu phi và nhiều quốc gia

 Hỗ trợ điều trị suy gan, viêm gan, bệnh lao

 Cung cấp hàm lượng đạm cao cho các vận động viên, người lao độngcường độ cao và người bệnh

+ Glucid trong S platensis:

Glucid của S platensis có cấu trúc gần giống với glycogen, nên thích hợp với

dinh dưỡng của người và động vật

S platensis có chứa poly saccharid dưới dạng muối sunfat calci Phân tử này

chứa Rhamnose, Glucose,Fructose, Ribose, Galactose, Xylose, Mannose, Glucuronic

và Galacturonic

Do đó S platensis có tác dụng:

 Kháng virus HIV 1 và virus herpes

 Chống oxy hóa khử các gốc oxy hóa O2-,OH-…

 Kháng thrombin, ngăn ngừa thành lập cục máu đông trong mao mạch

 Có thể được dùng làm thuốc kháng HIV

 Hỗ trợ điều trị phòng ngừa bệnh cao huyết áp, xơ vữa động mạch vàviêm thấp khớp

+ Lipid trong spirulina:

Chất béo đa phần gồm các acid béo cần thiết (Vitamin F): acid linoleic 5 – 10mg/g, a γ linolenic 7 – 11 mg/g…, acid oleic, palmitic

Có chứa acid béo omega: chủ yếu là: γ-linolenic (GLA), dihomo- γ linolenic.GLA là tiền chất biến dưỡng tổng hợp prostaglandin E1.

 Điều kiện nuôi cấy

 Phương pháp thu hoạch

 Phương pháp chế biến và bảo quản

* Sắc tố Betacaroten và các carotenoid giúp hoạt tính vitamin A hay tiền vitamin

A Chúng chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch, hỗ trợ trị liệu ung thư, nhiễm trùng.Ngoài ra betacaroten còn có tác dụng bảo vệ mắt

* Sắc tố Clorophyl khử mùi hôi ở vết thương ở đường tiêu hóa, khử độc ở gan(sắc tố phycocyanin của tảo cũng giúp bảo vệ gan và thận)

* Sắc tố Zeaxanthin bảo vệ mắt ở người cao tuổi Mà nguyên nhân chính gây mù

ở người cao tuổi là do sự thoái hóa hoàn thể (macula degeneration – AMD)

+ Các vitamin:

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

 Vitamin B12 : 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 vớilượng rất nhỏ

Bảng so sánh hàm lượng một số Vitamin trong tảo so với các loại thực vật khác.

Các khoáng vi lượng (Fe 2+ , Mg 2+ , K + , Se 4+ , Ge 2+ ) tham gia tạo hồng cầu và cấu

tạo nên hệ enzyme của người và động vật Selen là chất chống lão hóa Germani cóvai trò quan trọng trong lưu thông khí quyết, tăng cường vận chuyển oxy từ máu vào

mô, tác dụng tốt cho hệ tim mạch

S platensis cũng mang nhiều đặc điểm khác biệt so với các nguồn thức ăn truyền thống khác bởi vì:

- Nó có chứa tất cả các loại protein, vitamin, acid béo không bão hòa và muốikhoáng thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng

- Liều lượng cần thiết là một thìa cà phê trong ngày nên nó được sử dụng như loạithực phẩm ăn liền cho người tị nạn

- Chỉ 10 gam Spirulina đáp ứng đủ nhu cầu vitamine B12 cho trẻ em từ 8 tuổi trở

xuống trong ngày

- Chỉ cần 2 gam Spirulina/ngày cung cấp đủ lượng beta-cartoten cần thiết giúp

cho cơ thể chống lại xerophthalmia

- Spirulina cũng có tác dụng hiệu qủa chống lại bệnh anemia vì nó có chứa một

hàm lượng sắt lớn Ngoài ra, chúng còn giết chết nấm gây bệnh

Candida albicans, tăng cường hệ thống miễn dịch,

- Spirulina có kích thước hiển vi và sinh trưởng trong

điều kiện nước hòa tan muối vô cơ với độ kiềm cao, ở đó vi

khuẩn gây bệnh cho người khó phát triển

- Sợi Spirulina có dạng lò xo không chứa cellulose trong thành tế bào nên rất dễ

dàng cho tiêu hóa

So sánh công thức chuẩn chế phẩm sinh học và tảo S platensis

phẩmdinhdưỡngchuẩn

Tảo Spirulina(tính cho 10 gtảo)

Vita.A (μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcg)

Vita.D (μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcg)

Vita.C (mg)

Vita.B (mg)

5800.560.14

6,01-6,02

~14mg00000.35mg

1g/kg trọng lượng cơ thể1.4 – 1.8mg/1000

200IU/0060mg/001.2 – 1.5mg/35

Vita.B9 (μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcg)

Vita.B12 (μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcg)

0.40mg1.4mg0.08mg0.01mg32mg0.10mg0.04mg18mg0.3mg000.12mg+1.540.38

1.4 -1.7mg/ >23

16 – 18mg > 91.6 - 2.1mg/ > 7.40.4mg/2.5

3 – 4 μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốcg/10001g/10

0.2g/2018mg/10010mg/30.1-0.15mg/002.5mg/5

R.D.A: theo U.S National Research Council – 1989

Tỷ lệ đáp ứng RDA (%) tính cho 10g tảo Spirulina (khô)

1*: FAO/WHO đã chỉ định lượng protein là 5 g

2*: FAO/WHO không đưa ra lượng cụ thể, tùy nhu cầu mà người thiết kế dinhdưỡng có thể ấn định

18*,19*,20*: Tổng năng lượng (Kcal) cho một người bình thường tùy dân tộccân nặng và trạng thái vận động…

II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẢO S PLATENSIS

* Quy trình sản xuất gồm 2 giai đoạn chính là:

- Nuôi cấy tảo

- Thu nhận sinh khối

A) Nuôi cấy tảo

Ở nước ta có bảo tàng giống tảo Việt Nam là nơi cung cấp giống và tư vấn xâydựng qui trình nuôi tảo- do giáo sư Dương Đức Tiến thành lập từ năm 1982

2.Các điều kiện kỹ thuật

- Phải có ánh sáng với cường độ chiếu cao: vì vậy, nuôi tảo phải có điều kiện khíhậu thuận lợi, trước hết là một thời kỳ ánh sáng mặt trời mạnh và kéo dài để có đầy

đủ năng lượng ánh sáng.Tảo ít bị chi phối bởi chu kì sáng/tối nhưng nếu được chiếusáng liên tục thì giá trị sinh khối sẽ đạt được cao nhất Cường độ ánh sáng thích hợpnhất cho Spirulina nằm trong khoảng 25.000-30.000 lux

Những sợi tảo nhỏ dễ bị phá hủy do cường độ chiếu sáng mạnh và kéo dài Bởivậy, chúng ta cần phải giảm bớt thời gian chúng được chiếu sáng bởi ánh sáng mặttrời

Mưa sẽ làm giảm bớt sự bay hơi nước nhưng với điều kiện không được để đầytràn ao nuôi trồng tảo

Ánh sáng và sự chiếu sáng nhân tạo giúp Spirulina phát triển nhanh hơn mặc dùđây không phải là biện pháp kinh tế và rất phiền phức về mặt công nghệ Người tadùng những cái đèn huỳnh quang và đèn halogen nhằm để vừa chiếu sáng vừa làmnóng môi trường nuôi cấy

- pH môi trường phải duy trì= 8,5 -9

- Phải được cung cấp đầy đủ các muối vi lượng

- Phải được khuấy đảo liên tục, tạo sự tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng Vìvậy quá trình nuôi cấy tảo đòi hỏi những thiết bị đặc biệt Thông thường người tadùng những bể phẳng ( bể tròn), hoặc những máng phẳng uốn khúc Những thiết bịnày có tác dụng lật đảo nhằm hạn chế sự lắng của tế bào và đưa tế bào luôn trở lại bềmặt chiếu sáng

- Cung cấp CO2: tối ưu khoảng 4-5% so với không khí ( có tác giả cho là 1-3%).Việc cung cấp CO2 với vai trò là nguồn cacbon trong quá trình quang hợp rất cần thiết.CO2 có thể được cung cấp băng nhiều cách khác nhau:

 Lấy trực tiếp từ các quá trình lên men khác như lên men rượu etanol, lênmen bia v v hoặc nguồn khí thải công nghiệp

 Sục không khí có chứa CO2 (1-3%) kết hợp với sục CO2 100% ngắt quãngv v

Ánh sáng nhân tạo (hệ thống nuôi spirulina kín): có thể điều chỉnh đúng với nhucầu 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 tảokhông chết nhưng phát triển chậm Nhiệt độ trên 38oC tảo sẽ chết Tảo S platensis 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 nênxây 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 bểcũng giúp hạn chế vật chất lạ theo gió rơi vào bể

b,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:

Thường xuyên đo đạc các thông số của môi trường, đề xuất các biện pháp quản lýthích hợp

Tiểu luận: Công nghệ sản xuất và Ứng dụng của tảo Spirulina Platensis

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

Ảnh hưởng của các hóa chất khá: chất thải như thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, diệt

cỏ đều gây độc cho tảo

c, 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) kích thước từ 100 - 2mm

Đôi khi một số động vật chân chèo rơi vào trong môi trường và chúng thường sửdụng tảo làm thức ăn Hãy nhớ rằng vào ban đêm, tảo tiêu thụ oxygen và sản sinh raCO2, khí này có tác dụng đầu độc động vật Vì vậy, nếu bạn dừng khuấy vào ban đêmtảo sẽ sử dụng oxygen hòa tan và do đó động vật thiếu oxygen chúng sẽ bị chết

Cách khác để hạn chế động vật là sử dụng chúng Dùng một lưới dài, hình túi(mắt lưới đường kính 10m), bên trong bể và tại các góc bên phải theo hướng di chuyểncủa môi trường nuôi cấy, bạn có thể với được chúng Những động vật này là thức ăn rấttốt cho tôm hoặc cá con

Động vật nguyên sinh (kích thước từ 2 - 1mm)

Chúng không độc cho người, cũng không hại cho tảo Có lẽ chúng còn giúp ích chotảo bởi vì chúng tạo ra một lượng nhỏ CO2 trong nước Dù sao thì cũng không nên giữlại chúng trong bể nuôi giống như kiến trong bếp nhà bạn vào mùa hè

Nhóm: 08-Lớp: KS CNSH 0704-Viện Đại học Mở Hà Nội

24

Tiểu luận: Công nghệ sản xuất và Ứng dụng của tảo Spirulina Platensis

Amoeba

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.

Các dạng sống dinh dưỡng hiếm khi nhìn thấy bên ngoài vật chủ (người, chó,mèo) Chúng lan truyền bằng các bào tử "hình trứng", các bào tử này bị chết trongnước nhiệt độ 45oC trong thời gian 1 h và ở nhiệt độ 55°C trong ít giây Nhiệt độ bêntrong của thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời dao động từ 50-60°C và quá trìnhlàm khô diễn ra trong suốt 4 h, vì vậy nguy cơ tiềm ẩn từ những sinh vật loại này bị diệttrừ gần như tuyệt đối

Cũng như các động vật nguyên sinh khác, sự cho phép nhiệt độ nuôi cấy từ 40-44°Ctrong 1 ngày (cùng với giá trị cao của pH) là rất hiệu quả để diệt trừ các dạng amip

Tảo

Môi trường nuôi cấy còn bị nhiễm các loại tảo khác Nhưng do nồng

độ muối, pH cao của môi trường, do đó thường trở nên không thuận lợi với đa sốcác loài tảo Ở nồng độ muối đạt 20 g/l hầu như các loài tảo bị tiêu diệt

Tuy nhiên, điều lạ lùng là loài tảo silic Navicula, tảo xanh lục, và tảo lục Chlorella vẫn sống sót được trong các bể nuôi Spirulina Thật may mắn chúng thường sống ở đáy bể và nếu như mật độ của Spirulina trở nên dày đặc thì ức chế các tảo khác

do ánh sáng không xuống được tới đáy Trong trường hợp chúng phát triển mạnh thì

người ta sẽ tắt các cánh khuấy, thu vớt sinh khối tảo Spirulina trên bề mặt, chuyển chúng

sang bể khác, tiếp theo đó sử lý loại bỏ tảo khác loại bám ở đáy - rửa sạch bể

Có một số loại vi khuẩn lam và tảo xanh lục gây độc cho người và động vật,nhưng người ta có thể phát hiện ra chúng nhờ kính hiển vi và dựa trên các khóa phân

loại truyền thống Một số tảo độc khác cũng gây độc như Anabaena, Aphanizomenon flossaque, và M aeruginosa dễ dàng được nhận dạng, thậm chí với độ phóng đại thấp

Nhóm: 08-Lớp: KS CNSH 0704-Viện Đại học Mở Hà Nội

25