Kĩ thuật trồng tảo spirulina

Kĩ thuật trồng tảo spirulina

Kĩ thuật trồng tảo Spirulina MỤC LỤC Đặt vấn đề I/ Gioi thiệu tảo spirulina II/ Đặc điểm sinh học tảo II.1/ Vị trí phân loại, tên gọi II.2/ Môi trường sống II.3/ Phân bố II.4/ Đặc điểm dinh dưỡng II.5/ Đặc điểm sinh trưởng sinh sản II.6/ Thành phần tảo Spirulina III/ Công nghệ nuôi trồng III.1/ Gioi thiệu hệ thống nuôi tảo spirulina III.1.1/ Công nghệ nuôi trồng spirulina theo hệ thống hở (O.E.S) III.1.2/ Công nghệ nuôi trồng tảo spirulina theo hệ thống kín (C.E.S) III.2/ Hệ thống nuôi tảo hở III.2.1/ Thiết kế bể nuôi tảo spirulina III.2.1.1/ Lựa chọn địa điểm nuôi tảo III.2.1.2/ Thiết kế bể nuôi tảo III.2.2/ Nguồn nước III.2.3/ Chuẩn bị giống III.2.3.1/ Tiêu chuẩn chọn giống spirulina III.2.3.2/ Lợi ích việc xây dựng phòng thí nghiệm nơi nuôi tảo nhân giống tảo III.2.3.3/ Một số dụng cụ hóa chất phòng thí nghiệm III.2.4/ Quy trình nuôi tảo Spirulina thu sinh khối III.2.5/ Một số vấn đề quản lý bể nuôi tảo III.2.5.1/ Các yếu tố vật lý III.2.5.2/ Các yếu tố hóa học III.2.5.3/ Các yếu tố sinh học III.3/ Thu hoạch tảo spirulina IV/ Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina Kết luận Tài liệu tham khảo ĐẶT VẤN ĐỀ Con người kỉ không ngừng cho đời công trình nghiên cứu loài thực vật, động vật tự nhiên nhằm tìm hoạt chất quý ứng dụng y học, để chữa bệnh nguy hiểm ung thư, bệnh truyền nhiễm …Bên cạnh đó, tiếp nối thành công kỉ trước, tìm nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng từ tự nhiên loại bánh tảo; thực phẩm chức năng… Đồng thời dựa vào thiên nhiên tìm nguồn chiết xuất chất ngành mỹ phẩm Spirulina loài tảo nghiên cứu nhiều đem lại nhiều lợi ích cho người ngành thực phẩm, dược phẩm…Có nhiều nghiên cứu chứng minh spirulina có chứa hoạt chất kháng virus HIV- bệnh kỉ, làm đau đầu nhà khoa học Do có nhiều lợi ích, Spirulina nhanh chóng đưa vào nghiên cứu để xây dựng mô hình nuôi trồng tảo, chế biến chiết xuất nhằm phục vụ cho người Ở Việt Nam xuất phong trào trồng tảo spirulina Do vấn đề kĩ thuật cần nghiên cứu để sản xuất mẻ tảo Spirulia chất lượng, suất cao… Nhóm xin giới thiệu kĩ thuật trồng tảo Spirulina I/ Giới thiệu tảo spirulina: + Spirulina loài vi tảo có dạng xoắn hình lò so, màu xanh lam với kích thước khoảng 0,25 mm Chúng sống môi trường giàu bicarbonat (HCO3- độ kiềm cao (pH từ 8,5 -9,5) Chúng có đặc tính ưu việt giá trị dinh dưỡng cao + Spirulina xuất cách tỷ năm Nó vi khuẩn lam cổ có lịch sử lâu đời tảo nhân thật thực vật bậc cao tới tỷ năm + Hơn ngàn năm trước tổ tiên người Aztect Mexico biết thu hái Spirulina từ hồ kiềm tính, phơi ánh nắng mặt trời dùng làm thực phẩm Hiện tập tính phổ biến cộng đồng người Kanembous Chad + Tên gọi Spirulina nhà tảo học Deurben (người Đức) đặt năm 1927, dựa hình thái tảo dạng sợi xoắn ốc (spiralis) + Trên giới có nhiều công trình nghiên cứu Spiralina phục vụ cho việc sản xuất tảo làm thức ăn, dược phẩm, mỹ phẩm cho người Từ đó, Spirulina xuát phần ăn chương trình chống suy dinh dưỡng trẻ em + Ở việt nam: tảo spirulina giáo sư Ripley D.Fox (nhà nghiên cứu chế phẩm “Hiệp hội chống suy dinh dưỡng sản phẩm từ tảo”(A.C.M.A) Pháp) đưa vào Việt Nam từ năm 1985 Trong năm 1985 – 1995 có nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước nghiên cứu GS.TS Nguyễn Hữu Thước cộng (Viện công nghệ sinh học thuộc Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam) với đề tài “Công nghiệp nuôi trồng sử dụng tảo Spirulina” Hay đề tài cấp thành phố Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng(TP.HCM) cộng với đề tài “Nghiên cứu sản xuất sử dụng thức ăn có tảo Spirulina dinh dưỡng điều trị”…Hiện nước ta có nhiều sở nuôi trồng tảo Spirulina như: Vĩnh Hão (Bình Thuận) từ 1979, Châu Cát, Lòng sông (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai), Đắc Min (Đắc Lắc) II/ Đặc điểm sinh học tảo: II.1/ Vị trí phân loại, tên gọi: Ngành Cyanophyta ( tảo lam) Lớp Hormogoiophyceae Bộ Oscillatoriales Họ Oscillatoriaseae Chi Spirulina (Tảo xoắn) Loài: Chi Spirulina có nhiều loài (hơn 35 loài) phát Trong có loài nghiên cứu nhiều nhất: loài S.geitleri (S.maxima) – có nguồn gốc châu phi, loài S.platensisc – có nguồn gốc Nam Mỹ Ngoài có S.prpvilca Puru, S.jeejibai CHLB Đức, S.subsalsa Ukraina, S.laxissima Kenya, S.pacifica Hoa Kỳ + Ở việt nam, giống nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ Viện Sinh vật học, S.platensis Geitler CH Pháp cung cấp II.2/ Môi trường sống: + Spirulina sinh vật phiêu sinh (Plankton) sống tự (free living organism) nước kiềm, giàu khoáng chất + Các vi phiêu sinh lơ lửng độ sâu tới 50 cm,và môi trường nhân tạo thường nuôi mức nước 10-30 cm(nuôi hồ hở), hồ đáy sâu 1-1,5 m (sục khí) phải đảm bảo tảo nhận nhận ánh sáng + Trôi nước nhu cầu ánh sáng đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ trợ nhau, quan trọng công nghệ nuôi trồng Spirulina II.3/ Phân bố: + Spirulina sống môi trường ưa kiềm (pH: 8,5-9,5) Trong tự nhiên, chúng sống 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 xuất nhiều quốc gia, có nơi cách tới vòng trái đất như: loài S.platensis Nguyên nhân là:  Tự nhiên: số loài chim ăn tảo spirulina Phoeniconaiasminor (ở châu mỹ) Do tảo bám vào lông vũ loài chim này, dựa vào di cư chúng để phát tán nòi giống  Con người: đem tảo sản xuất nhiều nơi giới để phục vụ cho nhu cầu người II.4/ Đặc điểm dinh dưỡng : + Spirulina vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc Do đó, chúng sống hoàn toàn ánh sáng + Phải đảm bảo tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện khuấy trộn… + Môi trường dinh dưỡng spirulina gồm: + Các dưỡng chất: môi trường phải đảm bảo cung cấp đầy đủ nguồn: cacbon, nitơ, chất khoáng đa lượng vi lượng… + Dinh dưỡng cacbon: Spirulina đồng hóa cacbon chủ yếu dạng vô cơ, tốt bicacbon (HCO3-), thông qua trình quang hợp Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) số chất khác: HCO3- + 2H2O (CH2O) + O2 + H2O +OH- Nguồn cacbon để nuôi dưỡng Spirulina khoảng 1,2 -16,8 g NaHCO3/ lit + Dinh dưỡng N: Spirulina có khả cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ enzyme nitrogenase xúc tác có ATP Kết nitơ tổng hợp thành protein chúng Chúng khả sử dụng N2 không khí mà sử dụng dạng: nitrat (NO3-), NH3 (thường có nước thải Biogas), (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4( có phân bón nông nghiệp), (NH2)2CO Tuy nhiên sử dụng nguồn nitơ không từ nitrat phải khống chế nồng độ dễ suy giảm sinh khối thẫm chí gây chết tảo + Các chất khoáng cần cung cấp cho môi trường nuôi tảo:  Photpho vô khoảng 90 – 180 mg/L  K+ Na+ dạng kết hợp với N, P  Mg+: đóng vai trò tương tự P  Ca2+: không ảnh rõ đến sinh trưởng tảo  Fe cung cấp dạng muối FeSO4 Nồng độ Fe2+ rộng từ 0,56 -56 mg/ L môi trường  Cl-: ưa Clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl khoảng – 1,5 g/L Sau thành phần dinh dưỡng môi trường Zarrouk dùng để nuôi Spirulina: Nếu môi trường có vi lượng khoáng khác spirulina hấp thụ Điều có gây hại hay có lợi cho tảo  Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As…  Sự hấp thu có lơi: Senlen, Fe, germani I2 Spirulina chịu tác động hormone, giúp tảo tăng trưởng nhanh indol acetic acid (AIA), gibberelic acid (GA3)… + Các yếu tố ảnh hưởng đến trình dinh dưỡng: Công thức tổng quát trình quang hợp: CO2 + H2O Hay 6CO2 + 6H2O CH2O + O2 C6H12O6 + 6O2 Ở spirulina có tới 15 sắc tố tham gia trình quang hợp gồm: chlorophyl (a) phycocyanin, betacaroten 11 carotenoids khác, phycoerythrin + Nhiệt độ tối hảo cho tảo khoảng 30 -35oC + pH kết cân bằng: CO H2CO3 H+ + HCO3- 2H+ + CO3- pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 – 9,5 II.5/ Đặc điểm sinh trưởng sinh sản: * Sự sinh trưởng: Spirulina trải qua giai đoạn: thích nghi, logarit, đường thẳng, giảm, ổn định, lão suy * Sự sinh sản có phương thức sinh sản: vô tính(phân chia từ sợi tảo mẹ trưởng thành) Từ sợi tảo mẹ, hình thành nên đoạn Necridia (gồm tế bào chuyên biệt cho sinh sản) Trong Necridia hình thành đĩa lõm hai mặt tách rời tạo hormogonia chia cắt vị trí đĩa Trong phát triển, phần đầu gắn tiêu giảm, đầu hormogonia trở nên tròn vách tế bào có chiều dày không đổi Các hormogonia phát triển, trưởng thành chu kì sinh sản lập lập lại cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời tảo Trong thời kì sinh sản tảo spirulina nhạt màu sắc tố xanh bình thường Sau vòng đời tảo spirulina: Rõ ràng vòng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn Trong điều kiện tối ưu (nuôi phòng thí nghiệm) vòng đời khoảng ngày Ở điều kiện tự nhiên khoảng – ngày II.6/ Thành phần tảo Spirulina: + Thành phần dinh dưỡng Spirulina: Khoảng 9% trọng lượng khô tổng số chất khoáng; hydrocarbon chiếm 15% Khoảng 6,5% lipid bao gồm 2,6% acid béo omega-3 omega-6 chưa bão hòa (và tỷ lệ cao); thêm vào tỷ lệ trung bình betacaroten 0,17% (rất cao) vitamine B bao gồm 4µg B12 phần 10g Spirulina cần thiết cho người trưởng thành ngày + Protein spirulina: Phycobiliprotein: phycocyanin allo phycocyanin Chúng có tác dụng tăng cường miễn dịch người động vật; thamgia phản ứng phát kháng nguyên đặc hiệu, đánh dấu kháng thể đơn dòng để chuẩn đoán, phát bệnh; hỡ trợ trị liệu ung thư Ngoài hàm lượng protein cao nên thức ăn giàu dinh dưỡng giúp:  Cung cấp chất đạm  Trị suy dinh dưỡng Do Spirulina xuất phần ăn trẻ em suy dinh dưỡng Châu phi nhiều quốc gia  Hỗ trợ điều trị suy gan, viêm gan, bệnh lao  Cung cấp hàm lượng đạm cao cho vận động viên, người lao động cường độ cao người bệnh + Glucid spirulina: Glucid spirulina có cấu trúc gần giống với glycogen, nên thích hợp với dinh dưỡng người động vật Spirulina có chứa poly saccharid dạng muối sunfat calci Phân tử chứa Rhamnose, Glucose,Fructose, Ribose, Galactose, Xylose, Mannose, Glucuronic Galacturonic Do spirulina có tác dụng:  Kháng virus HIV virus herpes  Chống oxy hóa khử gốc oxy hóa O2-,OH-…  Kháng thrombin, ngăn ngừa thành lập cục máu đông mao mạch  Có thể dùng làm thuốc kháng HIV  Hỗ trợ điều trị phòng ngừa bệnh cao huyết áp, xơ cứng động mạch viêm thấp khớp + Lipid soirulina: Chất béo đa phần gồm acid béo cần thiết (Vitamin F): acid linoleic – 10 mg/g, a γ linolenic – 11 mg/g…, acid oleic, palmitic với hàm lượng tùy thuộc giống tảo 10 III.1/ Gioi thiệu hệ thống nuôi tảo spirulina: Trên giới có công nghệ để nuôi tảo spirulina Công nghệ nuôi theo hệ thống hở (Opened ecosystem) (O.E.S) Công nghệ nuôi theo hệ thống kín (Closed ecosustem) (C.E.S) III.1.1/ Công nghệ nuôi trồng spirulina theo hệ thống hở (O.E.S): Spirulina sống môi trường dinh dưỡng đựng bình, chậu, bể… vận động khuấy trộn theo kiểu tịnh tiến chiều tảo hấp thu ánh sáng mặt trời để phát triển Kiểu nuôi phụ thuộc vào thời tiết cần có giải pháp khắc phục III.1.2/ Công nghệ nuôi trồng tảo spirulina theo hệ thống kín (C.E.S): Spirulina nuôi bể lên men vi sinh khối (bioreactor) vận động máy khuấy trộn theo chiều, tảo hấp thu ánh sáng nhân tạo hay tự nhiên Nhiều kiểu CES thiết kế thùng lên men cổ điển kiểu ống xoắn ốc… So sánh hệ thống nuôi tảo spirulina hở kín: Hệ thống nuôi tảo spirulina hở - Chi phí đầu tư thấp hệ thống Hệ thống nuôi tảo spirulina kín - Chi phí đầu tư cao nên phổ biến kín nên phổ biến nhiều nơi giới -Diện tích nuôi nhỏ, nuôi - Diện tích nuôi trồng lớn, nuôi tảo không gian chiều tảo không gian chiều Nuôi bể lên men vi sinh khối, - Nuôi bể dinh dưỡng không vận động máy khuấy trộn theo phải bể lên men vi sinh khối chiều (bioreactor) - Tảo quang hợp dựa vào nguồn ánh - Tảo quang hợp dựa vào nguồn sáng nhân tạo tự nhiên ánh sáng mặt trời - Hệ thống không chịu tác động - Hệ thống chịu nhiều tác động thời tiết Việc quản lý yếu tố vật 16 thời tiết khí hậu, việc quản lý lý chủ động yếu tố vật lý, hóa học thụ động - Nhiều trang thiết bị đại giúp - Ít trang thiết bị đại Thông quản lý chủ động tất yếu tố vật số không ấn định tự động lý(ánh sáng, nhiệt độ…), hóa học (hóa chất dùng nuôi trồng tảo), sinh học (kiểm soát diệt sinh gây hại cho spirulina) Tất thông số(nhiệt độ, ánh sáng, ph…) ấn định tự động - Cho suất thấp hệ thống - Cho suất cao kín III.2/ Hệ thống nuôi tảo hở: Một số lưu ý chuẩn bị nuôi tảo:  Tìm hiểu thị trường tiêu thụ  Hệ thống giao thông từ nơi nơi nuôi tảo đến nhà máy chiến biến tảo phải thuận lợi Tìm thỏa thuận người nuôi tảo nhà chế biến tảo  Chuẩn bị nguyên vật liệu xây dựng ao, bể nuôi, hệ thống khuấy nước  Chuẩn bị nguồn giống tảo spirulina  Chuẩn bị hóa chất nuôi tảo, trang thiết bị cho biết thông số môi trường nuôi tảo như: máy đo pH, đo oxygen, nhiệt độ…  Chuẩn bị kĩ thuật nuôi tảo III.2.1/ Thiết kế bể nuôi tảo spirulina: III.2.1.1/ Lựa 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 17 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 không nên dùng vật liệu xây bể plastic dễ bị mối ăn III.2.1.2/ Thiết kế bể nuôi tảo: Bể nuôi tảo hình chữ nhật góc vê tròn kết hợp với hệ thống cánh khuấy(paddle-wheel) Bể lớn (hoặc nhỏ) diện tích, thể tích lên tới x 0,3 m3, chí đến 200ha x 0,3 m3 Bể nên xây cao 50 – 55 cm để đảm bảo độ sâu mực nước từ 20 – 30 cm Bể xây dựng vật liệu xây dựng thông thường(ximang, plastic, gạch cement hay gạch beton cement chịu kiềm) Bể có xây tường ngăn hụt tạo dòng chảy lưu thông khí khuấy xục Có thể đặt hay máy khuấy đầu để lưu thông nước *Hệ thống khuấy – xục khí: Hệ thống nuôi tảo với qui mô lớn có kết hợp hợp hệ thốnng khuấy – xục khí nhằm thu lượng sinh khối nhiều Lưu ý: bể cần khuấy liên tục Sự xục khí nhằm: 18  Tạo tiếp xúc tốt tế bào tảo với dinh dưỡng, ánh sáng, CO2  Giữ ổn định nhiệt độ nước giúp tảo phát triển tốt  Tạo tốc độ nước chảy 5,0cm/s Do đó, tạo điều kiện tối ưu co phát triển tảo không bị lắng góc bể Ngoài ra,có thể xây mái che cho bể Mái che kiểu nhà kính đơn giản thiết kế với mái, nhọn Khung mái thép, lợp tole trong, nhựa plastic hay kính để ánh sáng qua được.Mái di động theo hướng nửa mái 19 kéo nằm song song phía phần mái cố định kế bên Mái che nằm vị trí chiếu sáng tốt nhất, thường hướng Đông-Tây Công dụng mái che:  Chống xâm nhiễm bụi đất, cát theo gió đưa vào  Bụi khói nhiên liệu bị đốt cháy  Tránh chim bay vào III.2.2/ Nguồn nước: Nước dung môi quan trọng để hòa tan chất dinh dưỡng nuôi tảo spirulina Nước lấy từ nguồn: Nước giếng khoan: có chứa nhiều chất vô có ích, cần phải loại bỏ chất độc chì, arsenic… Nước máy đô thị: đắt Nước biển, suối nước khoáng: có chứa nhiều dưỡng chất Sau thành phần hóa học môi trường Zarrouk số nguồn tài nguyên nước STT Tên hóa chất NaHCO3 (1) 16,80 KHPO4 0,50 NaNO3 NaCl MgSO4.7H2O 2,50 1,00 0,2 10 11 12 13 14 FeSO4.7H2O K2SO4 CaCl2.2H2O EDTA Dung dịch A5 Dung dịch B6 Tổng số (g/L) pH Ấp suất thẩm thấu (mOsmol) 0,01 1,00 0,04 0,08 1ml/L 1ml/L ~ 22,14 -10 ~ 0,0004 + 1,32 00 * 620,83 NGUỒN (3) (2) 0,21 00 0,74 (theo KCl) 00 23,36 6,30 ~33 - 39 6,0 – 6,5 30,02 (theo KCl) + 45,20 97,08 (Khan) + + + 00 00 ++ ~370 6,8 1094,23 + (4) 0,8 – 0,99 (CO2 tự do) + (5) 0,011 (CO2 tự do) + Na+ = 0,95 K+ = 0,038 Ca2+ = 0,037 0,143 (tổng Na+K+) Ca2+ = 0,092 Mg2+ = 0,12 Fe = 0,6 Cl- = 0,02 HCO3- = 2,58 PO4- = 0,007 … ? 7,5 - Mg2+ = 0,017 Fe2+ = 0,0004 Cl- = 0,03 HCO3- = 0,227 SO42- = 0,084 … ~0,68 7,1 ~ Ghi chú: (1) Môi trường Zarrouk, dung dịch A5(g/L): H3BO3 = 2,86; MnCl2.4H2O = 1,8; ZnSO4.7H2O = 0,22; MoO3 = 0,01; CuSO4.5H2O = 0,08; Dung dịch B6(mg/L): NH4VO3 = 22,9; NiSO4.7H2O = 47,8; Na2WO4 = 17,9; Ti2(SO4)3 = 40,0; Co(NO3)2.6H2O = 4,4 (2) Nước biển: thành phần nước biển phức tạp, gần 100 nguyên tố hóa học, nhiều chất vi lượng 20 (3) Nước ót: nước ót đồng muối có thành phần phức tạp tương tự nước biển, ion ++ diện với tỉ lệ lớn (4) Nước suối Vĩnh Hảo nước máy TP.Hà Nội III.2.3/ Chuẩn bị giống: Ở nước ta thường dùng giống tảo S.latensis nguồn gốc nhập ngoại, với hình dạng chính: thẳng, xoắn lò xo, uốn sóng xoắn nếp dày, sâu Các giống Spirulina nhập ngoại thường có nguồn gốc châu phi qua trình phân lập phòng thí nghiệm sinh học Nguồn gene spirulina nước ta phong phú, đặc biệt spirulina phát triển tự nhiên hồ ba bể (Hà Nội) III.2.3.1/ Tiêu chuẩn chọn giống spirulina: Chọn giống theo mục đích sử dụng: làm thực phẩm (chọn giống giàu protein, vitamin, chứa mùi khó chịu sử dụng), làm dược phẩm(chọn giống chiết xuất chất mong muốn với liều lượng cao), làm mỹ phẩm( chọn giống chiết xuất nhiều chất dưỡng da, chống lão hóa da Vitamin Echống oxy hóa…) Chọn giống hấp phụ, tích tụ chất độc môi trường nuôi cấy như:Pb, arsenic Giong Spirulina chất lượng tốt giống hấp phụ chất độc điều kiện thí nghiệm Chọn giống cho suất cao, dễ thu hoạch, dễ thích nghi, sức chống chịu tốt Giống spirulina phải mua sở uy tín Đồng thời nơi nuôi trồng spirulina nên trang bị phòng thí nghiệm để phục vụ cho công tác giữ nhân giống phục vụ sản xuất Ở nước ta có bảo tàng giống tảo Việt Nam nơi cung cấp giống tư vấn xây dựng qui trình nuôi tảo- giáo sư Dương Đức Tiến thành lập từ năm 1982 III.2.3.2/ Lợi ích việc xây dựng phòng thí nghiệm nơi nuôi tảo: 21 Là nơi giúp phân tích chất lượng nước bể nuôi để kiểm soát tốt thông số môi trường nuôi tảo, đảm bảo số lượng chất lượng sinh khối thu hoạch Là nơi cất giữ nhân giống tảo phục vụ cho sản xuất spirulina Có thể giúp người nuôi tảo tiết kiệm khoảng chi lớn so với việc mua giống tảo bên Đảm bảo giống tảo có để phục vụ sản xuất Có thể lai tạo để tìm giống tốt như: thích nghi cao, suât cao, chất lượng tốt Có thể làm nơi tìm công thức môi trường nuôi tảo đạt hiệu Lưu ý: thiết kế phòng thí nghiệm phải có bể nhân giống tảo III.2.3.3/ Một số dụng cụ hóa chất 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 22 Môi trường nuôi cấy tảo phòng thí nghiệm: thường môi trường Zarrouk nêu phần III.2.4/ Quy trình nuôi tảo Spirulina thu sinh khối: Hệ thống nuôi hở nuôi spirulina gồm: Hồ nuôi máy trộn, mái che điều chỉnh ánh sáng ô nhiễm ( quy mô lớn),hệ thống cấp nước.Tiến hành quy trình sau: Chuẩn bị: Vệ sinh hồ cấp nước tới mức định sẵn( 15 – 30cm)(nguồn thích hợp không lẫn chất có hại cho tảo) bổ sung hóa chất vào nguồn nước (định lượng thành phần hóa học chủ yếu Na +, K+, HCO3-, NO3-…- theo công thức Zarrouk thông số pH) Môi trường nuôi nên để ổn định vài trước bơm giống xuống bể 23 Bơm giống: Mật độ tế bào spirulina ~ 150 – 300 mg/L Chế khuấy nên liên tục ngày hạn chế ánh sáng cho phù hợp với sinh khối loãng Sinh khối tiếp tục phát triển tính toán pha loãng dần để tiếp tục nâng mực nước nuôi lên đạt độ sâu cao Chất nuôi tiếp tục bổ sung theo dẫn định lượng thông số ngày, theo chu kỳ: NaHCO3: cách -3 ngày, tùy PH tăng lên ổn định 10,5 Nguồn N: ure cách -2 ngày, loại đạm khác thưa Nước bổ sung ngày để bù đắp lượng nước bốc Thu hoạch sinh khối: Khi sinh khối đạt > 750 mg/L thu hoạch, nên để sinh khối tảo sinh trưởng lại >= 300 mg/L Thời gian bắt đầu thu hoạch thường sau xuống giống – 10 ngày, trình nuôi thu hoạch liên tục dài – tháng thu toàn bộ, làm vệ sinh hồ, nuôi mẻ III.2.5/ Một số vấn đề quản lý bể nuôi tảo: III.2.5.1/ 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 ngày 30% lượng chiếu sáng vùng nhiệt đới tốt nhất).Nếu thời gian chiếu sáng dài, cường độ gây gắt làm giảm sinh khối tảo.Đồng thời ánh sáng làm thất thoát oxygen ao Hơn thời gian bóng tối thời gian tảo hô hấp đặc biệt tổng hợp protein Ánh sáng nhân tạo (hệ thống nuôi spirulina kín): điều chỉnh với nhu cầu tảo, giúp phát triển tốt Nhưng chi phí tốn Quản lý: hệ thống hở, lượng chiếu sáng nhiều che mát cho ao cách trồng xung quanh ao xây mái che cho ao Đối hệ thống kín: kiểm tra để điều chỉnh lượng chiếu sáng phù hợp cách điều chỉnh hệ thống đèn Nhiệt độ 24 Nó hưởng đến trình sinh trưởng phát triển tảo Nhiệt độ 20 oC tảo không chết phát triển chậm Nhiệt độ 38 oC tảo chết Tảo Spirulina phát triển tối hảo 35oC Mưa: nơi có lượng chiếu sáng ngày cao ,mưa tốt cho phát triển tảo Nhưng làm tràn bể nuôi tảo môi trường Do ta nên xây thành bể cao Gió: giúp hòa tan lượng oxygen không khí vào bể Nhưng mang vật lạ vào bể, ảnh hưởng không tốt cho tảo Do xây mái che cho bể giúp hạn chế vật chất lạ theo gió rơi vào bể III.2.5.2/ Các yếu tố hóa học: Đảm bảo lượng chất nước theo công thức môi trường nuôi tảo Ngoài cần bổ sung ion sau vào bể nuôi: Anions Carbonate: 2800 mg/L Cations Sodium: 4380 mg/L Bicarbonate: 720 mg/L Potassium: 642 mg/L Nitrate: 614 mg/L Calcium: 10 mg/L Phosphate: 80 mg/L Magnesium: 10mg/L Sulfate: 350 mg/L Iron: 0,8 mg/L Chloride: 3030 mg/L Thường xuyên đo đạc thông số môi trường, đề xuất biện pháp quản lý thích hợp pH thích hợp cho tảo spirulina: 8,5 -9,5 pH 7, tảo quang tổng hợp thấp Thiếu dưỡng chất: cụ thể thiếu đạm đẫn đến thoái biến sắc tố lam phycocyanin, tảo bị vàng, tế bào kiếm phát triển, suất thấp Tỷ lệ K,Na phải ổn định K/Na Ni > Co > Cr > Cd > Zn Có nghiên cứu cho rằng: cadmi (Cd) xấp xĩ 10 -4 mol/L gây ức chế toàn phân chia Spirulina Ảnh hưởng hóa chất khá: chất thãi thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, diệt cỏ gây độc cho tảo III.2.5.3/ Các yếu tố sinh học: Có thể xâm nhập sinh vật có hại cho bể nuôi tảo từ nguồn nước cấp Động vật chân chèo (Rotifers): Khi chúng rơi vào ao.chúng dùng tảo lam làm thức ăn Quản lý: Dừng khuấy bể vào ban đêm, tảo sử dụng oxygen để hô hấp dẫn đến động vật chân chèo thiếu oxy chết Tuy nhiên có làm làm tảo thiếu oxy Có thể dùng lưới(với mắt lưới nhỏ) để vớt chúng Động vật chân chèo thức ăn tốt cho tôm cá Khi dùng hóa chất để diệt chúng phải đảm bảo chúng không ảnh hưởng đến tảo người tiêu dùng Động vật nguyên sinh: Chúng không độc cho người, không hại tới tảo Có lẽ chúng giúp cho tảo tạo lượng CO2 nhỏ Amoeba: Những loài khác với động vật nguyên sinh chỗ chúng ăn tảo R.R.Kudo mô tả 74 loài amoeba khác Có loài số chúng gây nguy hiểm cho người Entamoeba histolytica Tảo tạp: Chúng loài có độc ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng Do môi trường phát triển Spirulina kiềm tính nên làm giảm phát triển số loài tảo tạp Vi khuẩn: 26 Chúng gây tác hại cho người sử dụng tảo Tuy nhiên pH hầu hết loài vi khuẩn gây bệnh nấm mốc nấm men khoảng 6,0 – 8,0 nên chúng bị tiêu diệt bể nuôi tảo Spirulina III.3/ Thu hoạch tảo spirulina: Ngoài cách xác định thời điểm thu hoạch trình bày trên, ta sử dụng đĩa Secchi.(thiết bị đơn giản để đo độ nước bể) Khi độ sâu nhìn thấy đĩa Secchi đạt từ 1,5 – cm thời điểm thu hoạch Thu hoạch độ sâu nhìn thấy đĩa Secchi cm dừng bổ sung hóa chất vào bể, tiếp tục vừa nuôi vừa thu hoạch Đối với kg tảo thu vớt bạn phải bổ sung 1,4 g Mg(tương đương với MgSO 4), 7,6 g P (tương đương 42,72 g K2HPO4), 5,25 g S (16,48 g K 2SO4), 1g Ca (2,77 g CaCl2), 4,48 g NaCl(dùng muối biển), 120 g N (260,86 g ure) chất vi lượng khác Ta nên thu hoạch tảo vào sáng sớm lý sau đây:  Nhiệt độ buổi sáng mát nên việc thu hoạch dễ dàng, đỡ mệt nhọc  Có nhiều để phơi khô sản phẩm  Lượng protein spirulina thu vào buổi sáng cao thời điểm khác ngày Nên thu hoạch vào ngày nhiều nắng để đảm bảo tảo phơi khô Phương pháp thu hoạch: Sử dụng màng lọc Polyester, đường kính mắt lưới 30μm Thiết bị lọc đặt nghiêng chút để tiến hành lọc liên tục đồng thời rửa vớt Sau chúng qua giai đoạn vắt nước máy vắt, ép nhờ màng rung cho nước chảy bớt xuống Bánh tảo sau cắt miếng, khúc nhờ dao; sau giai đoạn nước chiếm 70 -80 % Trong giai đoạn Spirulina chứa nhiều đạm nên chúng dễ bị vi khuẩn công lên men tạo sản phẩm không mong muốn vòng vài giờ- tùy nhiệt độ Vì trang trại thủ công nhỏ lẽ thường 27 phơi cách cho dịch tảo vào hộp kim loại đem phơi nắng để làm khô tảo Người ta sử dụng thiết bị đơn giản hình xylanh, đầu có châm lỗ nhỏ đường kính 2mm, cho tảo vào Sau ép mạnh đầu, tảo chảy thành sợi sợi mì trải nhẹ lên khung kim loại gỗ đưa vào hộp để làm khô Hộp làm khô có kích thước lỗ vào cho phép không khí lưu thông dễ dàng Người ta cải tiến hiệu cách gia nhiệt không khí bên kính bạt plastic trước cho chúng vào hộp làm khô 28 Vấn đề ô nhiễm môi trường nuôi spirulina: chúng tạo CO thãi vào khí quyển, hay lượng nước nuôi mẻ tảo xong thãi môi trường xung quanh gây ô nhiễm tính kiềm mạnh Do nguồn nước thãi từ bể nuôi cần phải pha loãng hay trung hòa trước thãi IV/ Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina: Kết luận: Thông qua báo cáo, hiểu thêm kĩ thuật nuôi trồng tảo spirulina Từ ta vận dụng kiến thức vào sản xuất nhằm đem lại hiệu cao Hiện nước ta tảo trồng đại trà, Nhà nước nên hầu trợ ngành công nghệ sinh học nhằm tìm giống tảo lai phầm chất tốt suất cao, môi trường nuôi cấy hiệu cao, đầu tư nghiên cứu, triển khai mô hình 29 nuôi đạt hiệu thích hợp nhà sản xuất lớn người nông dân Chúng ta cần phát triển toàn diện nuôi trồng lẫn chế biến chiết xuất tảo nhằm khai thác có hiệu nguồn nguyên liệu quý Tài liệu tham khảo: Lê Văn Lăng.1999 Spirulina Nhà xuất Y Học Các trang web:  http://vietsciences.free.fr  http://www.thanhnien.com.vn  http://www.baokhanhhoa.com.vn  http://www.dep.com.vn  http://www.nea.gov.vn/thongtinmt/noidung/vnn1_25_4_04.htm  http://www.saharavn.com/index.php? page=5&sub=943&script=tintuc&view=12009&type=news 30 [...]... giữa người nuôi tảo và nhà chế biến tảo  Chuẩn bị nguyên vật liệu xây dựng ao, bể nuôi, hệ thống khuấy nước  Chuẩn bị nguồn giống tảo spirulina  Chuẩn bị hóa chất nuôi tảo, trang thiết bị cho biết các thông số của môi trường nuôi tảo như: máy đo pH, đo oxygen, nhiệt độ…  Chuẩn bị kĩ thuật nuôi tảo III.2.1/ Thiết kế bể nuôi tảo spirulina: III.2.1.1/ Lựa chọn địa điểm nuôi tảo: Nơi nuôi tảo phải có lượng... hoặc kiểu ống xoắn ốc… So sánh hệ thống nuôi tảo spirulina hở và kín: Hệ thống nuôi tảo spirulina hở - Chi phí đầu tư thấp hơn hệ thống Hệ thống nuôi tảo spirulina kín - Chi phí đầu tư cao nên ít phổ biến kín nên phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới -Diện tích nuôi nhỏ, có thể nuôi được - Diện tích nuôi trồng lớn, chỉ nuôi tảo trong không gian 3 chiều được tảo trong không gian 2 chiều Nuôi trong bể lên... vô cơ trong tảo Spirulina (tính theo % trọng lượng tảo khô) Mẫu Calci Natri Photpho Kali Sắt Magie Mangan *Tảo của Sosa Texcoco *Tảo của Fox R.A Tảo của Labo Helvinam *Tảo của Cty nước khoáng Vĩnh Hảo 0,13 0,10 0,30 0,04 0,03 0,23 0,89 0,76 0,31 1,54 1,33 1,67 0,06 0,05 0,027 0,44 0,40 0,37 0,003 0,002 0,02 0,007 0,42 ? 0,18 0,39 0,26 0,002 So sánh công thức chuẩn chế phẩm sinh học và tảo spirulina 14... 1,35 0,38 0,60 0,19 III/ Công nghệ nuôi trồng: 15 Vòng cánh tay 0,44 0,18 III.1/ Gioi thiệu các hệ thống nuôi tảo spirulina: Trên thế giới có 2 công nghệ chính để nuôi tảo spirulina Công nghệ nuôi theo hệ thống hở (Opened ecosystem) (O.E.S) Công nghệ nuôi theo hệ thống kín (Closed ecosustem) (C.E.S) III.1.1/ Công nghệ nuôi trồng spirulina theo hệ thống hở (O.E.S): Spirulina sống trong môi trường dinh... nuôi spirulina: chúng có thể tạo ra CO 2 thãi vào khí quyển, hay lượng nước nuôi mẻ tảo xong được thãi ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm do tính kiềm mạnh Do đó nguồn nước thãi từ bể nuôi cần phải được pha loãng hay trung hòa trước khi thãi ra ngoài IV/ Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina: Kết luận: Thông qua bài báo cáo, chúng ta hiểu thêm về kĩ thuật nuôi trồng. .. thống đèn Nhiệt độ 24 Nó hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của tảo Nhiệt độ dưới 20 oC 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... (hóa chất dùng nuôi trồng tảo) , sinh học (kiểm soát diệt những sinh gây hại cho spirulina) Tất cả các thông số(nhiệt độ, ánh sáng, ph…) đều được ấn định tự động - Cho năng suất thấp hơn hệ thống - Cho năng suất cao kín III.2/ Hệ thống nuôi tảo hở: Một số lưu ý khi chuẩn bị nuôi tảo:  Tìm hiểu về thị trường tiêu thụ  Hệ thống giao thông từ nơi nơi nuôi tảo đến các nhà máy chiến biến tảo phải thuận lợi... trình nuôi tảo- do giáo sư Dương Đức Tiến thành lập từ năm 1982 III.2.3.2/ Lợi ích của việc xây dựng phòng thí nghiệm ở nơi nuôi tảo: 21 Là nơi giúp phân tích chất lượng nước các bể nuôi để luôn kiểm soát tốt các thông số của môi trường nuôi tảo, đảm bảo số lượng và chất lượng sinh khối khi thu hoạch Là nơi cất giữ và nhân giống tảo phục vụ cho sản xuất spirulina Có thể giúp người nuôi tảo tiết kiệm... vận động bằng khuấy trộn theo kiểu tịnh tiến 2 chiều và tảo hấp thu ánh sáng mặt trời để phát triển Kiểu nuôi này phụ thuộc vào thời tiết cần có giải pháp khắc phục III.1.2/ Công nghệ nuôi trồng tảo spirulina theo hệ thống kín (C.E.S): Spirulina được nuôi trong các bể lên men vi sinh khối (bioreactor) vận động bằng máy khuấy trộn theo 3 chiều, tảo hấp thu ánh sáng nhân tạo hay tự nhiên Nhiều kiểu CES... thích hợp pH thích hợp cho tảo spirulina: 8,5 -9,5 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 Ni >