Nghiên cứu ứng dụng tảo spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TUẤN THỊ THANH VÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƢỠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TUẤN THỊ THANH VÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƢỠNG Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số:60420107 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Quang Trung TS Phạm Thế Hải Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng 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 tơi suốt q trình thực đề tài Nhân dịp này, tơi xin tỏ lịng 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 q trình học tập hồn 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 Hà Nội, ngày 10 tháng 03 năm 2014 Học viên Tuấn Thị Thanh Vân MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 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 dƣỡng 1.1.4.1 Thành phần dinh dƣỡng 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 ni trồng phát triển tảo Spirulina 10 giới Việt Nam 1.2.1.1 Tình hình ni trồng phát triển tảo 10 Spirulina giới 1.2.1.2 Tình hình ni trồng phát triển tảo 13 Spirulina 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 15 Spirulina giới 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo 21 Spirulina Việt Nam CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢU 2.1 Vật liệu 25 25 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 25 2.1.2 Dụng cụ hóa chất 25 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 26 2.2.2 Phƣơng 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 hƣởng nhiệt độ sấy đến 29 thời gian sấy, hàm lƣợng protein tiêu cảm quan màu sắc tảo Spirulina 2.2.3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến hàm 31 lƣợng đƣờng tổng số tảo Spirulina 2.2.3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng độ dày mẫu đến 33 thời gian sấy tốc độ sấy tảo Spirulina 2.2.4 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lƣơng khô 2.2.4.1 Phƣơng pháp bổ sung tỷ lệ bổ sung 33 33 2.2.4.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lƣơng khô 34 phép thử thị hiếu 2.2.5 Xác định thành phần dinh dƣỡng tảo 34 Spirulina sau xử lý thu sinh khối, bột tảo sản phẩm bổ sung bột tảo 2.2.6 Xử lý số liệu thí nghiệm CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xử lý sau thu sinh khối 34 35 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 dƣỡng 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 hƣởng nhiệt độ đến thời gian sấy, 38 hàm lƣợng protein tiêu cảm quan màu sắc tảo Spirulina 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến hàm lƣợng 41 đƣờng tổng số tảo Spirulina 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng độ dày mẫu đến thời gian 44 sấy tốc độ sấy 3.2.4 Xác định thành phần dinh dƣỡng sản phẩm bột tảo 47 sau sấy 3.3 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lƣơng khô 3.3.1 Phƣơng pháp bổ sung tỷ lệ bổ sung 48 48 3.3.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lƣơng khô bổ sung tảo 51 Spirulina 3.3.3 Xác định thành phần dinh dƣỡng kiểm nghiệm chất 52 lƣợng sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.1 Thành phần dinh dƣỡng sản phẩm lƣơng 52 khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.2 Kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lƣơng 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 dƣỡng 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 dƣỡng tảo Spirulina xử lý sau thu sinh khối 40 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm lƣợng protein 41 tiêu cảm quan mầu sắc tảo Spirulina Bảng 3.4: Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến hàm lƣợng đƣờng tổng 44 số tảo Spirulina Bảng 3.5: Ảnh hƣởng 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 dƣỡng bột tảo Spirulina thu đƣợc 49 phƣơng pháp sấy thông thƣờng 60oC thời gian Bảng 3.8: Kết đánh giá cảm quan lƣơng khô bổ sung tảo Spirulina 53 Bảng 3.9: Thành phần dinh dƣỡng lƣơng khô bổ sung bột tảo 54 Spirulina Bảng 3.10 : Bảng kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina 55 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tảo xoắn (Spirulina) dƣới kính hiển vi Hình 1.2: Các mơ hình ni tảo Spirulina cơng nghiệp 12 Hình 1.3: Mơ hình thu hoạch làm khơ 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 nƣớc mẫu sinh khối tảo 38 Spirulina đƣợc xử lý sau thu sinh khối Hình 3.3: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến thời gian sấy tảo Spirulina 43 Hình 3.4: Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hàm lƣợng protein tảo Spirulina 43 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng nhiệt độ sấy đến hàm lƣợng đƣờng 45 tổng số tảo Spirulina Hình 3.6: Ảnh hƣởng độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina 47 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng độ dày mẫu đến tốc độ sấy tảo 47 Spirulina điều kiện độ ẩm khác Hình 3.8: Bột tảo Spirulina thu đƣợc sau trình sấy phƣơng pháp sấy 49 thông thƣờng 60oC thời gian Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lƣơng khơ bổ sung bột tảo Spirulina 52 Hình 3.10: Lƣơng khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina 53 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BYT Bộ Y tế ĐVT Đơn vị tính KPH Khơng phát TLK Trọng lƣợng khơ v/p Vịng/phút MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ, ngƣời khơng ngừng nâng cao chất lƣợng, đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm theo hƣớng phát triển bền vững, thân thiện với mơi trƣờng việc tìm kiếm sản phẩm thiên nhiên có giá trị dinh dƣỡng giá trị sinh học cao, đáp ứng yêu cầu vừa thức ăn, vừa dƣợc phẩm chữa bệnh Tảo Spirulina lựa chọn hàng đầu để bƣớc giải mong mỏi Tảo Spirulina (Anthrospira platensis), lồi vi khuẩn lam có dạng sợi xoắn, loại thực phẩm dinh dƣỡng đặc biệt chứa nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng tốt cho sức khỏe ngƣời Với hàm lƣợng protein thành phần chiếm tới 55 70% trọng lƣợng khơ, có nhiều axit amin đặc biệt axit amin không thay thế, giàu vitamin nhƣ 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 nhƣ phycocyanin, chlorophyll carotenoid nhiều chất có hoạt tính sinh học khác cho thấy tảo Spirulina trở thành nguồn dinh dƣỡng quý giá cần đƣợc nghiên cứu ứng dụng Các nghiên cứu rằng, tảo Spirulina loại thực phẩm bảo vệ sức khỏe tốt lồi ngƣời Nó có tác dụng chống suy dinh dƣỡng, ức chế phát triển virut, làm tăng hệ miễn dịch, ngăn ngừa bệnh thiếu máu hỗ trợ giảm nguy ung thƣ Spirulina cịn có hoạt tính q nhƣ điều hịa dƣỡng 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 q trình tiêu độc thể Tổ chức Y tế giới (WHO) công nhận tảo Spirulina thực phẩm dinh dƣỡng chuẩn mực hy hữu xét góc độ cân dƣỡng chất thiết yếu vitamin Xét hàm lƣợng 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 dƣỡng bác sĩ cho với lƣợng dùng – 3g tảo Spirulina ngày mang lại lợi ích to lớn cho sức khỏe Tuy nhiên, với ngƣời điều trị bệnh 3.3 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lƣơng khô 3.3.1 Phƣơng pháp bổ sung tỷ lệ bổ sung Tảo Spirulina có hàm lƣợng protein cao, giàu vitamin, chất khống, axít béo Chính giá trị dinh dƣỡng trên, định bổ sung bột tảo Spirulina vào lƣơng khô để nâng cao chất lƣợng dinh dƣỡng Tảo Spirulina bổ sung ảnh hƣởng đến giá trị cảm quan lƣơng khô sắc xanh sắc tố phycocyanin thành phần tảo Để khảo sát ảnh hƣởng màu sắc tảo Spirulina đến giá trị cảm quan lƣơng khô màu sản phẩm, bổ sung tảo Spirulina theo ba cách: Bổ sung trực tiếp bột tảo vào công thức chế biến lƣơng khô Lọc tảo trƣớc đƣa vào sản xuất bánh lƣơng khô Xử lý tảo trƣớc đƣa vào sản xuất: tảo đƣợc xử lý NaOH 0,1N để giảm bớt màu xanh tảo tăng thêm màu vàng, sau trung hịa HCl đến pH = đƣa vào chế biến Với cách thứ ba, sau sử dụng NaOH, màu xanh tảo giảm Tuy nhiên, với mong muốn tạo sản phẩm lƣơng khơ có chất lƣợng 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 dƣỡng, lựa chọn sử dụng cách để bổ sung tảo Spirulina Bột tảo đƣợc bổ sung trực tiếp vào lƣơng khô giai đoạn phối trộn nguyên liệu Để chọn đƣợc tỷ lệ bổ sung tảo hợp lý, ta cần phải khảo sát liều lƣợng tối đa tối thiểu sử dụng Spirulina ngày ngƣời Nhƣ ta biết, theo nghiên cứu khuyến nghị Tổ chức Y tế giới, liều lƣợng tảo Spirulina đƣợc khuyến cáo sử dụng – g/ngƣời/ngày Mặt khác, tảo Spirulina có màu xanh nhƣ màu nấm mốc, ảnh hƣởng lớn đến cảm quan sản phẩm Vì thế, mặt cảm quan không nên bổ sung tỷ lệ 50 cao vào sản phẩm Chúng tiến hành khảo sát tỷ lệ bổ sung tảo Spirulina hai tỷ lệ: 1% 2% Kết bổ sung cho thấy: với tỷ lệ 1% sản phẩm lƣơng khơ có màu vàng óng, khơng thấy có màu xanh tảo Ở tỷ lệ bổ sung 2%, sản phẩm lƣơng khơ có màu xanh sẫm giống nhƣ màu nấm mốc Nhƣ vậy, bổ sung bột tảo Spirulina vào sản phẩm lƣơng khô với tỷ lệ 1% có ƣu mặt thẩm mỹ so với tỷ lệ bổ sung 2% Chính vậy, lựa chọn tỷ lệ bổ sung tảo 1% Quy trình sản xuất lƣơng khơ bổ sung bột tảo Spirulina đƣợc trình bày sơ đồ hình 3.9 51 NGUYÊN LIỆU 1% BỘT TẢO SPIRULINA PHỐI TRỘN CÁN ĐỊNH HÌNH ÉP BAO GĨI LƢƠNG KHƠ BỔ SUNG 1% TẢO Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lƣơng khơ bổ sung bột tảo Spirulina 52 Hình 3.10: Lƣơng khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina 3.3.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lƣơng khô bổ sung tảo Spirulina Để thu đƣợc thông tin thái độ ngƣời sử dụng sản phẩm lƣơng khô bổ sụng bột tảo ngồi viêc u cầu ngƣời thử cho điểm mức độ hài lịng, ƣa thích sản phẩm cách tồn diện ngƣời thử cịn 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 lƣơng khô có bổ sung tảo Spirulina với tỷ lệ bổ sung 1%, lập hội đồng đánh giá cảm quan gồm 30 ngƣời tiến hành đánh giá sản phẩm Kết đánh giá đƣợc trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8: Kết đánh giá cảm quan lƣơng khô bổ sung tảo Spirulina Mùi vị Tổng điểm Tổng điểm 204 243 447 Trung bình 6,8 8,1 Màu sắc Từ kết bảng 3.8 cho thấy: sản phẩm lƣơng khô có bổ sung bột tảo đƣợc ƣa thích mùi vị với điểm trung bình 8,1, tổng điểm mùi vị đạt 243 Màu sắc sản phẩm đƣợc đánh giá khơng cao, điểm trung bình 6,8 Nhƣ , sản phẩm 53 lƣơng khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina đáp ứng đƣợc tiêu cảm quan sản phẩm đƣợc ƣa thích nên tính ứng dụng thực tế cao 3.3.3 Xác định thành phần dinh dƣỡng kiểm nghiệm chất lƣợng sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina 3.3.3.1 Thành phần dinh dƣỡng sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina Thành phần dinh dƣỡng sản phẩm lƣơng khô đƣợc trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9: Thành phần dinh dƣỡng lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina Thông số Chỉ tiêu Lƣơng khô bổ sung 1% tảo Lƣơng 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: lƣơng khơ có bổ sung tảo Spirulina có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao hẳn so với lƣơng khô không bổ sung tảo 3.3.3.2 Kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina 54 Bảng 3.10 : Bảng kết kiểm tra vi sinh sản phẩm lƣơng khô bổ sung bột tảo Spirulina Chỉ tiêu kiểm STT ĐVT nghiệm S.aureus CFU/g Samonella /25g Tổng số VSV hiếu Tổng thử KPH CFU/g MPN/g số Coliforms MPN/g TCVN48301:2005 KPH (