Nuôi trồng và ứng dụng tảo Spirulina

Nuôi trồng và ứng dụng tảo Spirulina

I.GIỚI THIỆU VỀ SPIRULINA:

- Spirulina có mặt trên trái đất cáchnay khoảng 3 tỉ năm.

- Loài tảo này do tiến sĩ Clementngười Pháp tình cờ phát hiện vào nhữngnăm 1960 khi đến hồ Tchad ở Trung Phi.

- Tên Spirulina do gốc từ Latin vàAnh ngữ “Spiral”, có nghĩa là “xoắn”.

- Trong các hồ tảo sống tự nhiên haynhân tạo, với mắt thường đó là một hồnước xanh lục hay xanh lam tuyệt đẹpdưới ánh nắng mặt trời.

- Nó là một loại thần dược điều trịbệnh suy dinh dưỡng và một số bệnh khác.

- Mỗi năm có khoảng 3.000 tấn tảođược xuất khẩu, nước tiêu thụ mạnh nhấtlà đại lục Trung Hoa (chiếm một nửa), tiếptheo là Mỹ.

- Ngày nay, tảo Spirulina đã đượcnuôi trồng nhiều trên các nước như: Hoa Kỳ, Thái Lan, Ấn Độ, Nhật, Hồng Kông và ViệtNam.

- Ở Việt Nam tảo Spirulina được đưa vào từ 1985 Trong những năm 1985-1995 đã cónhững nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước như nghiên cứu củaGS.TS Nguyễn Hữu Thước và cộng sự (Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học vàCông nghệ Việt Nam) với đề tài "Công nghiệp nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina" Hay đềtài cấp thành phố của Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng (TP Hồ Chí Minh) và cộng sự với đề tài"Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có tảo Spirulina trong dinh dưỡng điều trị" …

II CÁC ĐẶC ĐIỂM: 1 Phân loại:

Tảo Spirulina thuộc:

-Ngành Cyanophyta(tảo lam) -Lớp Cyanophyceae

-Bộ Oscillatoriales -Họ Oscillatoriaceae -Giống Spirulina

-Loài:có nhiều loài(hơn 35 loài) trong đó có2 loài quan trọng, đó là:

Spiruna platensis

Spiruna maxima / Spirulina geitleri

2.Phân bố và sinh thái:

-Spirulina sống trong môi trường ưa kiềm(pH: 8,5-9,5).Trong tự nhiên, chúng sống trong cáchồ, suối khoáng ấp áp.

-Ở các vùng nước cạn, xung quanh rìa hồ hay kênh bị ô nhiễm thường bị bao phủ bởi lớpdày tảo lam dạng sợi bám, trong đó có tảo Spirulina.

 Trên thế giới:

Phân bố nhiều ở Bắc và Nam Châu Phi, Bắc và Nam Châu Mỹ, Nam và Trung Châu Á,…: hồ Tchad – Trung Phi, Mexico, Kanembu, thung lũng hoang mạc Imperial thuộc bangCalifornia, nông trại Hawwai (Hoa Kỳ), trang trại Twin Tauong (Myanmar), công ty tảoSiam (Thái Lan), trang trại Chenhai (Trung Quốc),

 Ở Việt Nam:

Phân bố ở các thủy vực khác nhau như: sông, ao, hồ, ruộng lúa, vùng nước, … vàđược nuôi trồng ở: công ty cổ phần nước khoáng Vĩnh Hảo (Bình Thuận), và mộtsố cơ sở ở Bình Chánh và TP Hồ Chí Minh.

2 Hình thái và cấu tạo: dưới kính hiển vi quang học:

 Hiện tượng biến dạng trên nói lên khả năngthích nghi với môi trường mà vi sinh vật cổ xưacó được qua hàng triệu năm tiến hóa chọn lọctự nhiên.

- Có màu xanh lam.

- Chiều dài thay đổi có thể đạt hơn ¼ mm.

- Có khả năng di động nhanh mặc dù không có cơ quan di động Không chịu ảnh hưởngcủa ánh sáng khi di động vì đa số tảo lam đều di động hướng ra ánh sáng.

 Cấu tạo:

- Có cấu trúc nhu mô đơn giản, không có dạng tế bào roi.

- Có cấu tạo giống vi khuẩn: không có ty thể, không có nhân rõ ràng chứadeoxyribonucleic, không có bộ máy Golgi, không có lưới nội nguyên sinh chất.

- Có chứa sắc tố quang hợp phycocyanin màu xanh, chất diệp lục nằm trong nguyênsinh chất.

- Màng tế bào không chứa cellulose mà là monopolysaccharid khá mềm, dễ nghiền vàdễ hấp thu.

- Trong giống tảo này không có ty thể nhưng có hạt Cyanophysin là nơi xảy ra quá trìnhhô hấp cho tế bào.

- Có ribosome phân bố trong nguyên sinh chất.

- Sprirulina không có lớp màng nhầy bao phủ tế bào như các loài khác cùng ngành tảolam, mà chúng chỉ được bao phủ bởi lớp

- Các acid amin: Isoleucine, Leucine,Lysine, Methionine, Phenylalanine,Threonine, Tryptophane, Valine.

- Các nguyên tố vi lượng như K, Mg, Fe,Mn, Zn, Ca, P, Selen.

Biểu đồ dưới đây cho thấy dinh dưỡng phân tích dựa trên thông tin thu được từ USDA cho Spirulina khô Các cá nhân phụ cấp hàng ngày (PDA) tỷ lệ phần trăm được trợ cấp của con người

3 Điều kiện sinh trưởng và phát triển:

Tảo Spirulina là thực vật duy nhất có khả năng sinh sôi và phát triển trong những ao hồ cónhiều hoá chất độc hại.

Spirulina trải qua các giai đoạn: thích nghi, logarit, đường thẳng, giảm, ổn định, lão suy. Nhiệt độ:

Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng của tảo là 35oC (32 – 40oC). Ánh sáng:

- Là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo Spirulina.- Nếu chiếu sáng liên tục ngày đêm (24/24) thì năng suất của tảo cao nhất.

 Spirulina không có chu kì quang. pH:

- Loại tảo này chịu được pH cao từ 8,5 – 11.

- Cường độ quang hợp đạt mức tối đa ở pH từ 8,5 – 9,0 Vẫn tăng cao ở pH = 10, pHlàm tăng cường độ quang hợp giảm nhanh và bằng 0 ở pH = 1,5.

 Trong nước ở dạng: NO3-, NO2-, NH4+, urê,…

 Nếu thiếu đạm thì tảo sẽ bị úa vàng, giảm bớt vòng xoắn, đường kính vòngxoắn tăng, giảm lượng protein tảo.

- Hình 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 biệtcho sự sinh sản).

- Trong các Necridia hình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo cáchormogonia (hình thức tảo đoạn)

- Trong sự phát triển, dần dần phần đầu gắn tiêu giảm, 2 đầu hormogonia trở nên trònnhưng vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi Các hormogonia phát triển, trưởngthành và chu kì sinh sản được lập đi lập lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời củatảo Trong thời kì sinh sản tảo spirulina nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường

Sau đây là vòng đời tảo spirulina:

Vòng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn.

Trong điều kiện tối ưu (nuôi trong phòng thí nghiệm) vòng đời khoảng 1 ngày Ở điềukiện tự nhiên là khoảng 3 – 5 ngày.

II.NUÔI TRỒNG TẢO SPIRULINA:II.1/Giới 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 ecosytem) (C.E.S)

1.1/ Công nghệ nuôi trồng spirulina theo hệ thống hở (O.E.S):

Spirulina sống trong môi trường dinh dưỡng đựng trong bình, chậu, bể… được 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.

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 được thiết kế như thùng lên men cổ điển hoặc kiểu ống xoắn ốc…

So sánh hệ thống nuôi tảo spirulina hở và kín:

Hệ thống nuôi tảo spirulina hở Hệ thống nuôi tảo spirulina kín- Chi phí đầu tư thấp hơn hệ thống

kín nên phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới

- Diện tích nuôi trồng lớn, chỉ nuôi được tảo trong không gian 2 chiều.- Nuôi trong bể dinh dưỡng không phải bể lên men vi sinh khối

- Cho năng suất thấp hơn hệ thống kín

- Chi phí đầu tư cao nên ít phổ biến.-Diện tích nuôi nhỏ, có thể nuôi đượctảo trong không gian 3 chiều.

Nuôi trong bể lên men vi sinh khối, vận động bằng máy khuấy trộn theo 3 chiều.

- Tảo quang hợp dựa vào nguồn ánh sáng nhân tạo và tự nhiên.

- Hệ thống không chịu tác động bởi thời tiết Việc quản lý các yếu tố vật lý chủ động.

- Nhiều trang thiết bị hiện đại giúp quản lý chủ động tất cả các yếu tố vật lý(ánh sáng, nhiệt độ…), hóa học(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 cao.

Theo mô hình nuôi tảo sạch của Thạc sĩ Lê Văn Lăng:

- Xây dựng hệ thống nuôi phải chịu được môi trường kiềm, có mái che kiểu nhà kính,hàng rào bằng cây xanh quanh hồ để chống bụi và các xâm nhiễm khác.

- Thời gian nuôi một mẻ kéo dài liên tục khoảng 90-120 ngày Thời gian thu hoạch mộtthế hệ là 8-15 ngày.

 Thành tựu:

- Thiên nhiên đã tạo ra ở Vân Nam (Trung Quốc) một hồ lớn có độ kiềm cao, vì vậy tạiđây đã có một xưởng lớn chuyên sản xuất Viên nén Spirulina phục vụ rộng rãi chonhu cầu trong nước và xuất khẩu.

- Việt Nam may mắn cũng có một nguồn nước có độ kiềm cao, đó là nguồn nước suốiVĩnh Hảo ở Bình Thuận Công trình nghiên cứu tại Vĩnh hảo được triển khai bởi mộtĐề tài cấp nhà nước do Cố GS Nguyễn Hữu Thước chủ trì và hiện nay được Công tycổ phần nước khoáng Vĩnh Hảo đang sản xuất dưới dạng viên nén với công suất tới 8-10 tấn/năm.

II.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 nuôi tảo đến các nhà máy chiến biến tảo phải thuận lợi Tìm được thỏa thuận 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.

II.2.1/ Thiết kế bể nuôi tảo spirulina:II.2.1.1/ Lựa chọn địa điểm nuôi tảo:

Nơi nuôi tảo phải có lượng chiếu sáng thích hợp giúptảo sinh trưởng bình thường, ảnh hưởng đến lượngsinh khối thu hoạch.

Chủ động nguồn nước nuôi tảo, nước không bị ônhiễm 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.

II.2.1.2/ Thiết kế bể nuôi tảo:

Bể nuôi tảo hình chữ nhật góc được vê tròn kết hợp với hệ thống cánh khuấy(paddle-wheel).Bể có thể lớn (hoặc nhỏ) về diện tích, thể tích có thể lên tới 1 ha x 0,3 m3, thậm 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 được xây dựng bằng vật liệu xây dựng thông thường(ximang, plastic, gạch cement hay gạch beton cement chịu kiềm).

Bể có xây 1 bức tường ngăn hụt ở giữa tạo dòng chảy lưu thông khí khuấy xục Có thể đặt 1 hay 2 máy khuấy ở các đầu để lưu thông nước.

Ngoài ra,có thể xây mái che cho bể.

Mái che là một kiểu nhà kính đơn giản có thể thiết kế với 2 mái, nóc nhọn Khung mái bằng thép, lợp tole trong, nhựa plastic hay bằng kính để ánh sáng đi qua được.Mái di động theo hướng một nửa mái có thể kéo nằm song song phía dưới phần mái cố định kế bên Mái che được nằm ở vị trí chiếu sáng tốt nhất, thường hướng Đông-Tây.

Công dụng của mái che:

 Chống sự xâm nhiễm của bụi đất, cát theo gió đưa vào.

 Bụi khói do nhiên liệu bị đốt cháy. Tránh chim bay vào.

II.2.2/ Nguồn nước:

Nước là dung môi quan trọng để hòa tan các chất dinh dưỡng nuôi tảo spirulina.Nước có thể lấy từ các nguồn:

Nước giếng khoan: có chứa nhiều chất vô cơ có ích, nhưng cần phải loại bỏ các chất độc như chì, arsenic…

Nước máy đô thị: đắt.

- Nước biển, suối nước khoáng: có chứa nhiều dưỡng chất.Nuôi cấy tảo Spirulina trong phòng thí

III ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA:

- Vào những năm 1990, Tổ chức nhân đạo Antenna ở Thuỵ Sĩ đã đưa ra một ýtưởng mới, đó là dùng tảo spirulina để chống đói nghèo ở những nước kém vàđang phát triển Và họ đã thành công.

- Điều trị bệnh suy dinh dưỡng do trong tảo Spirulina có từ 56 – 77% khối lượnglà protein Công ty thực phẩm Đồng Tâm dùng tảo làm nguyên liệu chính đểsản xuất sữa bột dinh dưỡng cho trẻ em.

- Tại Mỹ người ta chiết xuất loại tảo này làm dược phẩm để phá huỷ các lớp mỡ,căn bệnh của những người giàu Nhiều vận động viên thể thao đã coi loại tảonày là siêu thực phẩm để tăng cường sinh lực và làm săn chắc cơ bắp, đặc biệtlà các vận động viên thể hình.

- Tảo spurilina còn là thực đơn chữa béo phì vô cùng hiệu quả Công ty dượcphẩm Equilibre Attitude của Pháp đã tăng gấp đôi doanh thu bán ra nhờ chếbiến loại tảo này thành tân dược chống béo phì.

- Các nhà khoa học tuyên bố rằng tảo spurilina còn có thể được sử dụng để chếtạo thành thuốc chống căn bệnh thế kỉ AIDS và tăng cường sức đề kháng chobệnh nhân nhiễm HIV.

- Hai trường ĐH danh tiếng Harvard và Boston của Mỹ đang nhân giống tảospurilina thành một loại tảo mới có khả năng chống được virut cảm cúm hoặctăng cường sức lực cho DNA.

- Các cuộc thí nghiệm mới đây còn chứng minh được rằng khi sử dụng các hợpchất trong tảo spurilina cho những con chuột bị ung thư thì chúng đã giảm đượcnhững cơn đau đớn và các khối u cũng phát triển chậm lại

- Trong khi đó, các nhà khoa học Đức phát hiện ra rằng tảo spurilina còn có thểlàm cho các cơ quan nội tạng như tim, tuyến giáp tuyến tuỵ, tuỷ xương và màngtế bào trở lên khoẻ mạnh hơn

- Cung cấp các chất chống oxy hóa và chất dinh dưỡng khác.- Tăng năng lượng và tâm trạng

- Ngăn ngừa bệnh tim mạch (làm giảm cholesterol) Ngăn chặn và ức chế sự tổnthương ung thư miệng

- Do thành phần tự nhiên của nó với nhiều chất đạm, vitamin, và khoáng chất, nólà vô cùng hữu ích trong nhiều lĩnh vực bao gồm kiểm soát trọng lượng, ănchay, nhanh chóng và kéo dài làm tăng năng lượng, hoạt động thể thao và thậmchí sử dụng mỹ phẩm

- Không giống như các tế bào thực vật khác, tảo Spirulina có một tế bào mềm màlàm cho nó dễ tiêu hóa

Nguồn tài liệu từ:

Giáo trình môn Thủy Sinh Thực Vật – Giảng viên: Đặng Thị Thanh Hòahttp://www.google.com/

http://www.sinhhocvietnam.com/http://www.spirulina.com/