Luận văn nghiên cứu ứng dụng tảo spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TUẤN THỊ THANH VÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƯỠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TUẤN THỊ THANH VÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƯỠNG Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số:60420107 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Quang Trung TS Phạm Thế Hải Hà Nội LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trần Quang Trung – Cục trưởng Cục An toàn thực phẩm TS Phạm Thế Hải – Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình hướng dẫn bảo, tạo điều kiện tốt cho suốt trình thực đề tài Nhân dịp này, xin tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo, cán Khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè người thân bên tôi, tạo điều kiện vật chất lẫn tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu Học viên Tuấn Thị Thanh Vân MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA 1.1.1 Lịch sử nghiên cứu tảo Spirulina 1.1.2 Đặc điểm phân loại 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo tảo Spirulina 1.1.4 Thành phần dinh dưỡng 1.1.4.1 Thành phần dinh dưỡng tổng hợp 1.1.4.2 Các vitamin 1.1.4.3 Khoáng chất 1.1.4.4 Các axit amin 1.1.4.5 Các sắc tố 1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ NGHIÊN CỨU 10 TẢO SPIRULINA 1.2.1 Tình hình nuôi trồng phát triển tảo Spirulina 10 giới Việt Nam 1.2.1.1 Tình hình nuôi trồng phát triển tảo Spirulina 10 giới 1.2.1.2 Tình hình nuôi trồng phát triển tảo Spirulina 13 Việt Nam 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo Spirulina 15 giới Việt Nam 1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo Spirulina 15 giới 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo Spirulina 21 Việt Nam CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CƯU 2.1 Vật liệu 25 25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.2 Dụng cụ hóa chất 25 2.2 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 26 2.2.2 Phương pháp xử lý sau thu sinh khối 26 2.2.3 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo 29 2.2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến thời 29 gian sấy, hàm lượng protein tiêu cảm quan màu sắc tảo Spirulina 2.2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm 31 lượng đường tổng số tảo Spirulina 2.2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng độ dày mẫu đến 33 thời gian sấy tốc độ sấy tảo Spirulina 2.2.4 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô 2.2.4.1 Phương pháp bổ sung tỷ lệ bổ sung 33 33 2.2.4.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô 34 phép thử thị hiếu 2.2.5 Xác định thành phần dinh dưỡng tảo Spirulina sau xử lý thu sinh khối, bột tảo sản phẩm bổ sung bột tảo 34 2.2.6 Xử lý số liệu thí nghiệm 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Xử lý sau thu sinh khối 35 3.1.1 Nghiên cứu sử dụng chất thơm để che mùi tảo 36 Spirulina 3.1.2 Xác định độ ẩm số thành phần dinh dưỡng 37 tảo Spirulina xử lý sau thu sinh khối 3.2 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo Spirulina 38 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm 38 lượng protein tiêu cảm quan màu sắc tảo Spirulina 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng 41 đường tổng số tảo Spirulina 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng độ dày mẫu đến thời gian 44 sấy tốc độ sấy 3.2.4 Xác định thành phần dinh dưỡng sản phẩm bột tảo 47 sau sấy 3.3 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô 3.3.1 Phương pháp bổ sung tỷ lệ bổ sung 48 48 3.3.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô bổ sung tảo 51 Spirulina 3.3.3 Xác định thành phần dinh dưỡng kiểm nghiệm chất 52 lượng sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.1 Thành phần dinh dưỡng sản phẩm lương 52 khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.2 Kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô 52 bổ sung bột tảo Spirulina KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp Spirulina Bảng 1.2: Thành phần vitamin tảo Spirulina Bảng 1.3: Thành phần khoáng chất Spirulina Bảng 1.4: Thành phần axit amin Spirulina Bảng 1.5: Các sắc tố Spirulina 10 Bảng 1.6: Tình hình sản xuất Spirulina giới 11 Bảng 3.1: Đánh giá cảm quan mùi vị tảo Spirulina sau sử dụng chất 39 thơm để che mùi Bảng 3.2: Thành phần dinh dưỡng tảo Spirulina xử lý sau thu sinh khối 40 Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm lượng protein 41 tiêu cảm quan mầu sắc tảo Spirulina Bảng 3.4: Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng đường tổng 44 số tảo Spirulina Bảng 3.5: Ảnh hưởng độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina 46 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp tiêu nghiên cứu tảo Spirulina 48 Bảng 3.7: Thành phần dinh dưỡng bột tảo Spirulina thu 49 phương pháp sấy thông thường 60oC thời gian Bảng 3.8: Kết đánh giá cảm quan lương khô bổ sung tảo Spirulina 53 Bảng 3.9: Thành phần dinh dưỡng lương khô bổ sung bột tảo 54 Spirulina Bảng 3.10 : Bảng kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô bổ 55 sung bột tảo Spirulina DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tảo xoắn (Spirulina) kính hiển vi Hình 1.2: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp 12 Hình 1.3: Mô hình thu hoạch làm khô Spirulina nhờ ánh sáng mặt trời 13 Hình 1.4: Các sản phẩm có bổ sung bột tảo 17 Hình 1.5: Các sản phẩm từ tảo mỹ phẩm 18 Hình 1.6: Các sản phẩm từ tảo y học 19 Hình 3.1: Sơ đồ xử lý sinh khối tảo Spirulina sau thu hoạch 37 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn trình tách nước mẫu sinh khối tảo 38 Spirulina xử lý sau thu sinh khối Hình 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ đến thời gian sấy tảo Spirulina 43 Hình 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng protein tảo Spirulina 43 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng đường 45 tổng số tảo Spirulina Hình 3.6: Ảnh hưởng độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina 47 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng độ dày mẫu đến tốc độ sấy tảo 47 Spirulina điều kiện độ ẩm khác Hình 3.8: Bột tảo Spirulina thu sau trình sấy phương pháp sấy 49 thông thường 60oC thời gian Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lương khô bổ sung bột tảo Spirulina 52 Hình 3.10: Lương khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina 53 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BYT Bộ Y tế ĐVT Đơn vị tính KPH Không phát TLK Trọng lượng khô v/p Vòng/phút MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ, người không ngừng nâng cao chất lượng, đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm theo hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường việc tìm kiếm sản phẩm thiên nhiên có giá trị dinh dưỡng giá trị sinh học cao, đáp ứng yêu cầu vừa thức ăn, vừa dược phẩm chữa bệnh Tảo Spirulina lựa chọn hàng đầu để bước giải mong mỏi Tảo Spirulina (Anthrospira platensis), loài vi khuẩn lam có dạng sợi xoắn, loại thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt chứa nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng tốt cho sức khỏe người Với hàm lượng protein thành phần chiếm tới 55 70% trọng lượng khô, có nhiều axit amin đặc biệt axit amin không thay thế, giàu vitamin vitamin A, E, B complex, giàu chất khoáng, sắc tố, giàu axit béo GLA thiết yếu chất xơ, chứa nhiều chất chống lão hóa (để bảo vệ tế bào) quan trọng phycocyanin, chlorophyll carotenoid nhiều chất có hoạt tính sinh học khác cho thấy tảo Spirulina trở thành nguồn dinh dưỡng quý giá cần nghiên cứu ứng dụng Các nghiên cứu rằng, tảo Spirulina loại thực phẩm bảo vệ sức khỏe tốt loài người Nó có tác dụng chống suy dinh dưỡng, ức chế phát triển virut, làm tăng hệ miễn dịch, ngăn ngừa bệnh thiếu máu hỗ trợ giảm nguy ung thư Spirulina có hoạt tính quý điều hòa dưỡng huyết khí, hỗ trợ tim mạch, giảm cholesterol, chống béo phì, tăng khả chống oxy hóa, chống lão hóa, cải thiện hệ tiêu hóa, hỗ trợ tích cực trình tiêu độc thể Tổ chức Y tế giới (WHO) công nhận tảo Spirulina thực phẩm dinh dưỡng chuẩn mực hy hữu xét góc độ cân dưỡng chất thiết yếu vitamin Xét hàm lượng protein loại vi sinh vật sản suất protein cao có thành phần đầy đủ axit amin thiết yếu, bán thiết yếu với tỷ lệ cân đối Theo nghiên cứu khuyến nghị WHO, chuyên gia dinh dưỡng bác sĩ cho với lượng dùng – 3g tảo Spirulina ngày mang lại lợi ích to lớn cho sức khỏe Tuy nhiên, với người điều trị bệnh Tảo Spirulina có hàm lượng protein cao, giàu vitamin, chất khoáng, axít béo Chính giá trị dinh dưỡng trên, định bổ sung bột tảo Spirulina vào lương khô để nâng cao chất lượng dinh dưỡng Tảo Spirulina bổ sung ảnh hưởng đến giá trị cảm quan lương khô sắc xanh sắc tố phycocyanin thành phần tảo Để khảo sát ảnh hưởng màu sắc tảo Spirulina đến giá trị cảm quan lương khô màu sản phẩm, bổ sung tảo Spirulina theo ba cách: Bổ sung trực tiếp bột tảo vào công thức chế biến lương khô Lọc tảo trước đưa vào sản xuất bánh lương khô Xử lý tảo trước đưa vào sản xuất: tảo xử lý NaOH 0,1N để giảm bớt màu xanh tảo tăng thêm màu vàng, sau trung hòa HCl đến pH = đưa vào chế biến Với cách thứ ba, sau sử dụng NaOH, màu xanh tảo giảm Tuy nhiên, với mong muốn tạo sản phẩm lương khô có chất lượng cao ta nên hạn chế sử dụng hóa chất Với mong muốn ứng dụng sản phẩm bột tảo sau sấy để bổ sung trực tiếp vào phần ăn giàu dinh dưỡng, lựa chọn sử dụng cách để bổ sung tảo Spirulina Bột tảo bổ sung trực tiếp vào lương khô giai đoạn phối trộn nguyên liệu Để chọn tỷ lệ bổ sung tảo hợp lý, ta cần phải khảo sát liều lượng tối đa tối thiểu sử dụng Spirulina ngày người Như ta biết, theo nghiên cứu khuyến nghị Tổ chức Y tế giới, liều lượng tảo Spirulina khuyến cáo sử dụng – g/người/ngày Mặt khác, tảo Spirulina có màu xanh màu nấm mốc, ảnh hưởng lớn đến cảm quan sản phẩm Vì thế, mặt cảm quan không nên bổ sung tỷ lệ cao vào sản phẩm Chúng tiến hành khảo sát tỷ lệ bổ sung tảo Spirulina hai tỷ lệ: 1% 2% 53 Kết bổ sung cho thấy: với tỷ lệ 1% sản phẩm lương khô có màu vàng óng, không thấy có màu xanh tảo Ở tỷ lệ bổ sung 2%, sản phẩm lương khô có màu xanh sẫm giống màu nấm mốc Như vậy, bổ sung bột tảo Spirulina vào sản phẩm lương khô với tỷ lệ 1% có ưu mặt thẩm mỹ so với tỷ lệ bổ sung 2% Chính vậy, lựa chọn tỷ lệ bổ sung tảo 1% Quy trình sản xuất lương khô bổ sung bột tảo Spirulina trình bày sơ đồ hình 3.9 NGUYÊN LIỆU 54 1% BỘT TẢO SPIRULINA PHỐI TRỘN CÁN ĐỊNH HÌNH ÉP BAO GÓI LƯƠNG KHÔ BỔ SUNG 1% TẢO Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lương khô bổ sung bột tảo Spirulina Hình 3.10: Lương khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina 3.3.2 Đánh giá 55 cảm quan sản phẩm lương khô bổ sung tảo Spirulina Để thu thông tin thái độ người sử dụng sản phẩm lương khô bổ sụng bột tảo viêc yêu cầu người thử cho điểm mức độ hài lòng, ưa thích sản phẩm cách toàn diện người thử phải cho điểm thị hiếu mảng tinh chất cảm quan lớn sản phẩm màu sắc, mùi vị sản phẩm Để đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô có bổ sung tảo Spirulina với tỷ lệ bổ sung 1%, lập hội đồng đánh giá cảm quan gồm 30 người tiến hành đánh giá sản phẩm Kết đánh giá trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8: Kết đánh giá cảm quan lương khô bổ sung tảo Spirulina Màu sắc Mùi vị Tổng điểm Tổng điểm 204 243 447 Trung bình 6,8 8,1 Từ kết bảng 3.8 cho thấy: sản phẩm lương khô có bổ sung bột tảo ưa thích mùi vị với điểm trung bình 8,1, tổng điểm mùi vị đạt 243 Màu sắc sản phẩm đánh giá không cao, điểm trung bình 6,8 Như , sản phẩm lương khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina đáp ứng tiêu cảm quan sản phẩm ưa thích nên tính ứng dụng thực tế cao 3.3.3 Xác định thành phần dinh dưỡng kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.1 Thành phần dinh dưỡng sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina Thành phần dinh dưỡng sản phẩm lương khô trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9: Thành phần dinh dưỡng lương khô bổ sung bột tảo 56 Spirulina Thông số Chỉ tiêu Lương khô bổ sung 1% tảo Lương khô không bổ sung Spirulina tảo Spirulina Độ ẩm ≤ 5% ≤ 5% Protein 11,1 % 6% Cacbonhydrate 23,5% 23% Lipit ≤ 10% ≤ 9% Từ kết cho thấy: lương khô có bổ sung tảo Spirulina có hàm lượng dinh dưỡng cao hẳn so với lương khô không bổ sung tảo 3.3.3.2 Kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina Bảng 3.10 : Bảng kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina Chỉ tiêu STT kiểm ĐVT nghiệm S.aureus CFU/g Samonella /25g Tổng số VSV hiếu E.coli Phương pháp thử KPH TCVN4830- KPH 1:2005 TCVN 4829:2005 KPH CFU/g khí Kết MPN/g (