PHÁT TRIỂN VÀ THƯƠNG MẠI HÓA VI TẢO DỰA TRÊN LIPIT CHỨC NĂNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM MỚI CHUYÊN ĐỀ: PHÁT TRIỂN VÀ THƯƠNG MẠI HÓA VI TẢO DỰA TRÊN LIPIT CHỨC NĂNG NỘI DUNG I. Mở Đầu II. Nội Dung 1. Công nghệ sản xuất Lipid vi tảo 2. Thành phần sinh khối của vi tảo 3. Các đặc tính của Lipid vi tảo 4. Tính an toàn của phương pháp nghiên cứu vi tảo 5. Ứng dụng III. Kết Luận IV. Tài liệu tham khảo I. MỞ ĐẦU Việt Nam có trên 3200 km bờ biển với một nguồn sinh vật biển nhiệt đới rất đa dạng và phong phú về thành phần loài và giàu các hợp chất tự nhiên có thể ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, y dược Trong đó các loài vi tảo biển là nguồn sinh khối sơ cấp quan trọng trong chuỗi thức ăn biển đồng thời chúng cũng chứa nhiều hợp chất quan trọng cho con người và động vật nuôi như: các loại sắc tố, vitamin, khoáng chất, protein, các loại axit béo không bão hoà Việc sản xuất giống các đối tượng thuỷ hải sản có giá trị kinh tế phát triển mạnh mẽ, vấn đề được đặt ra là tìm kiếm những loài vi tảo biển mới có giá trị dinh dưỡng cao đồng thời có thể sản xuất thương mại ổn định phục vụ nhu cầu sản xuất giống thuỷ hải sản cũng như các ứng dụng khác trong đời sống của con người là hết sức cần thiết. II. NỘI DUNG 1. Công nghệ sản xuất Lipid vi tảo Industrial production of microalgal lipids Fermentation Harvesting The integrated process Extraction and refining Cell disruption FERMENTATION Labyrinthula, Schizochytrium – loại vi tảo biển dị dưỡng mới, giàu hàm lượng PUFA (Polyunsaturated Fatty Acid ) chủ yếu là EPA, DHA và DPA, cao hơn chục lần so với bất cứ một loài vi sinh vật và tảo biển khác hiện đã và đang được biết đến ở Việt Nam (Hoàng Lan Anh và CS, 2005, Nguyễn Đình Hưng và cs, 2007) cũng mới chỉ được tiến hành nghiên cứu tại phòng Công nghệ Tảo, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam từ năm 2005. C. cohnii và Schizochytrium sp. được trồng bằng cách lên men dị dưỡng. Sự lên men dị dưỡng là độc lập của ánh sáng và xảy ra phản ứng sinh học. Hơn nữa lợi ích của quá trình lên men dị dưỡng bao gồm nồng độ sinh khối cao hơn, khả năng tái gia tăng và đơn giản quy mô của các quá trình lên men. FERMENTATION Các DHA tiềm năng sản xuất công nghiệp của các vi tảo chủ yếu phụ thuộc vào việc lựa chọn dòng chính cho sản lượng axit béo, thành phần, khả năng thích ứng với các nồi lên men. Khi vi tảo được đánh giá cao môi trường phụ thuộc và tổng hợp các acid béo, đặc biệt là PUFA, chịu ảnh hưởng bởi nhiều thông số, như tuổi của vùng, độ mặn, thành phần trung bình, nhiệt độ và thông khí, một quá trình lên men hiệu quả nên được thành lập thông qua điều tra có hệ thống về ảnh hưởng của điều kiện dinh dưỡng và môi trường khác nhau và sử dụng các tế bào khác nhau cao mật độ chiến lược cho sự phát triển và sản xuất DHA của vi tảo được lựa chọn. Các chủng sản xuất có thể được chọn cho sự tăng trưởng nhanh và mức độ cao của sản xuất của các loại dầu cụ thể FERMENTATION Ngay khi khởi đầu của một quá trình sản xuất, các ống chứa riêng lẻ từ một nguồn giống sẽ được sử dụng để cấy lắc vào các bình định mức. Các phương tiện được sử dụng để phát triển C. cohnii và Schizochytrium sp. từ bình lắc được đem nuôi cấy với quy mô sản xuất có chứa một nguồn carbon, nguồn nitơ, muối và một số vi chất dinh dưỡng khác. Trong suốt quá trình này, nồng độ của các chất chứa carbon, pH, nhiệt độ áp lực, luồng không khí, chế độ rung lắc và oxy hòa tan thường xuyên theo dõi và kiểm soát. Trong giai đoạn cuối của quá trình lên men, các sản phẩm sẽ được chuyển qua bồn dự trữ và được chuẩn bị cho việc thu hoạch tiếp theo. HARVESTING Khâu cuối của xử lý vi tảo giàu DHA liên quan đến một hoặc nhiều kỹ thuật tách rắn lỏng. Khi kết thúc quá trình lên men, sinh khối có thể cần phải được ngăn cách với môi trường nuôi cấy qua ly tâm, lắng, lọc hoặc keo tụ. Ly tâm: Ly tâm thường được coi là phương pháp thu hoạch ưa thích của vi tảo. Một máy ly tâm là một phần của thiết bị, nói chung thúc đẩy bởi một động cơ, trong đó đặt một đối tượng trong xoay quanh một trục cố định, áp dụng vũ lực để vuông góc trục. Ly tâm là một quá trình có liên quan đến việc sử dụng lực lượng hướng tâm cho việc tách các hỗn hợp, được sử dụng trong công nghiệp và trong các thiết lập phòng thí nghiệm HARVESTING Lọc : Lọc là một hoạt động cơ học, được sử dụng cho việc tách chất rắn ra khỏi chất lỏng trong một dung môi, một phương tiện trong dòng chảy thông qua đó các chất lỏng có thể vượt qua, nhưng trong đó các chất rắn trong chất lỏng được giữ lại. Mức độ chia sẽ phụ thuộc vào kích thước lỗ chân lọc và nồng độ của môi trường, cũng như các cơ chế xảy ra trong quá trình lọc. Màng vi lọc và siêu lọc được lựa chọn thay thế có thể lọc thông thường cho việc phục hồi sinh khối microalgal(vi tảo). Vi lọc có thể thích hợp cho việc phục hồi của các tế bào mỏng manh. Tuy nhiên, để sản xuất quy mô lớn của sinh khối tảo, công nghệ màng lọc có thể không là một quá trình khả thi. HARVESTING Sấy phun khô: Đây là phương pháp phổ biến được dùng trong công nghệ thực phẩm, hơi nước trong sản phẩm được thông qua quá trình sấy được tách ra khỏi sản phẩm và quá trình sấy khô đạt đến được độ ẩm mong muốn. Máy sấy phun có thể làm khô một sản phẩm rất nhanh chóng so với các phương pháp khác sấy khô thông thường khác. Nhiệt độ tương đối cao là cần thiết cho hoạt động sấy phun. Tuy nhiên, nhiệt thiệt hại cho các sản phẩm thông thường chỉ nhẹ, do tác dụng làm mát bay hơi trong thời gian làm khô rất quan trọng, và bởi vì thời gian tiếp theo của việc tiếp xúc với nhiệt độ cao của vật liệu khô có thể là rất ngắn. Nhiệt độ bề mặt điển hình của một hạt trong giai đoạn làm khô không đổi là tương đối thấp (45-50 ◦ C). Vì lý do này, nó có thể phun khô ứng dụng một số tảo mà không phá hủy các sinh vật. [...]... hóa, chủ yếu là ascorbyl palmitate và tocopherols Dầu cuối cùng là đóng gói trong các thùng chứa nitơ thanh lọc và lưu trữ đông lạnh cho đến khi xuất hàng THE INTEGRATED PROCESS Thành công phát triển và thương mại hóa các vi tảo dựa trên lipid chức năng dựa vào hoạt động đáp ứng cả hai và cần đổi mới Thách thức thông thường là làm thế nào để hoạt động hiệu quả trong hiện tại trong khi cũng có hiệu... xuất dầu tảo Biến thể khác nhau cho quá trình này có thể hiện được khả thi và sự lựa chọn thường là dựa trên chi phí (cả vốn và điều hành), an toàn, chất lượng và tốc độ 2 THÀNH PHẦN SINH KHỐI CỦA VI TẢO Table 10.3 Proximate compositions of Schizochytrium sp and C cohnii whole cell microalgae produced via fermentation process hiện trên vi tảo khô từ cohnii Kết quả phân tích gần đúng thực và Schizochytrium... thuận lợi với các điển hình thương mại dầu ăn được Nhìn chung, vi c khai thác còn lại là dung môi không thể phát hiện, và không có phát hiện acid béo transt, dư lượng thuốc trừ sâu, hoặc kim loại nặng như thủy ngân, thạch tín hoặc chì 4 TÍNH AN TOÀN KHI NGHIÊN CỨU VỀ LIPIT VI TẢO Nhiều nghiên cứu an toàn đã được thực hiện với các loại dầu giàu DHA từ tảo và C cohnii và Schizochytrium sp Những nghiên... cực của DHA về chức năng võng mạc và thị lực ở trẻ sinh non Do sự phát triển nhanh chóng của bộ não và mắt của họ, và tỷ lệ tăng trưởng nhanh chóng về thể chất, trẻ thiếu tháng có nhu cầu cao cho DHA và ARA Ngoài ra, trẻ sinh non đã được chứng minh là có nguy cơ lớn hơn cho thâm hụt thần kinh, chẳng hạn như khuyết tật học tập, các vấn đề xã hội / hành vi và chỉ số thông minh thấp hơn Và bởi vì họ có... hệ thống enzyme kém phát triển, khả năng sản xuất hiệu quả DHA và ARA từ các axit béo tiền thân là có hạn Cũng có một số nghiên cứu đã so sánh công thức trẻ sơ sinh thường xuyên để công thức có bổ sung DHA và ARA là để có hiệu lực của họ phát triển tâm thần Một nghiên cứu cho thấy trẻ sơ sinh non được cho ăn-DHA và ARA-bổ sung chứng minh công thức cải tiến phát triển thị giác và tinh thần khi so... xuất và cung cấp một nguồn cung cấp đáng tin cậy hơn của tảo Hơn nữa, một sự hiểu biết tốt hơn về sinh lý tảo và ảnh hưởng của điều kiện vùng nuôi trồng về thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của tảo là rất quan trọng cho ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản III KẾT LUẬN Giá trị dinh dưỡng của vi tảo là rất lớn Nhiều nghiên cứu đã được công nhận về tính an toàn cũng như giá trị chức năng. .. dầu tảo bao gồm sữa chua, phô mai, thanh dinh dưỡng, bánh nướng và một số ứng dụng khác 5 Ứng dụng Thức ăn chăn nuôi: Vi tảo có thể được đưa vào thức ăn của nhiều loại động vật khác nhau, từ cá cho vật nuôi và động vật trang trại Trong thực tế, 30% vi c sản xuất tảo hiện nay trên thế giới được bán cho các ứng dụng thức ăn động vật Nhiều nghiên cứu an toàn đã chứng minh sự phù hợp của sinh khối tảo. .. trình oxy hóa dầu và truyền đạt sự ổn định oxy hóa Do đó, dầu tảo làm giàu DHA có thể được microencapsulated thành một sản phẩm bột đó là tương đối ổn định cho vi c lưu trữ ở nhiệt độ môi trường xung quanh Dầu tảo có thể được tập trung trong các hình thức của các TAG, như các axit béo tự do, hoặc là este alkyl đơn giản Hầu hết các sản phẩm dầu tảo được bán ở dạng TAG Thực phẩm tiềm năng ứng cử vi n để... tảo được đặt ở vị trí sn-2 của các phân tử TAG (Myher et al 1996) Cơ cấu TAG dầu tảo gần giống với sữa mẹ, đối với sự phân bố vị trí của DHA trong TAG Martin et al (1993) báo cáo rằng trong sữa mẹ khoảng 50-60% của DHA là ưu tiên este hóa ở vị trí sn-2 của các TAG Như vậy, tiêu hóa và hấp thụ DHA trong dầu tảo dự kiến sẽ được tương tự như của chất béo DHA trong sữa mẹ 3 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA LIPIT VI TẢO... chất béo (40-66%) và protein (20-23%) là những thành phần Parameter (%) Schizochytrium sp chủ yếu của vi tảo khô, với số lượng nhỏ của tro (~ 4,0%), chất Moisture xơ thô (2,0-5,8%) và độ ẩm (~ 3,0%) DHA nội phân tử, 3.0 2.7 tính theo trọng lượng khô, trong toàn bộ tế bào vi tảo từ C Ash cohnii và Schizochytrium sp bao gồm 20,4-21,0% của các tế 4.0 3.9 bào Lipid lớp thành phần của vi tảo khô từ Schizochytrium . ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VI N CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM MỚI CHUYÊN ĐỀ: PHÁT TRIỂN VÀ THƯƠNG MẠI HÓA VI TẢO DỰA TRÊN LIPIT CHỨC NĂNG NỘI DUNG I. Mở Đầu II. Nội. xuất hàng. THE INTEGRATED PROCESS Thành công phát triển và thương mại hóa các vi tảo dựa trên lipid chức năng dựa vào hoạt động đáp ứng cả hai và cần đổi mới. Thách thức thông thường là làm. Lipid vi tảo 2. Thành phần sinh khối của vi tảo 3. Các đặc tính của Lipid vi tảo 4. Tính an toàn của phương pháp nghiên cứu vi tảo 5. Ứng dụng III. Kết Luận IV. Tài liệu tham khảo I. MỞ ĐẦU Vi t