Tiểu luận PROTEIN TRONG TẢO VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Tiểu luận PROTEIN TRONG TẢO VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆPRong biển là một nguồn tài nguyên tuyệt vời đầy đủ tái tạo, tự nhiên và hữu cơ và ở Tây Âu đã...

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ -CÔNG NGHỆ TP.HCM BÁO CÁO ĐỀ TÀI PROTEIN TRONG TẢO VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP Tp.HCM, tháng 3 năm 2013 MỤC LỤC Phần 1: Mở đầu 1 Phần 2: Tổng quan về tảo 2 2.1 Tảo là gì? 2 2.2 Phân loại 3 2.3 Phân bố 4 2.4 Thành tựu 4 2.5 Hoạt tính sinh hôc của protein 5 PHẦN 3: GIỚI THIỆU VỀ TẢO SPIRULINA 5 3.1. Nguồn gốc thú vị của tảo Spirulina 5 3.2. Thành phần hóa học của tảo spirulina 6 3.2.1Tình hình nuôi trổng tảo Spirulina ngoài nước: 6 3.2.2Tình hình nuôi trồng tảo Spirulina trong nước: 7 3.2.3 CN sản xuất tảo sprirula bằng pilot 8 3.3 Công nghệ sản xuất tảo Spirulina 8 3.3.1 Giống 8 3.3.2 Các điều kiện kĩ thuật: 9 3.3.3 Các hình thức nuôi tảo 9 PHẦN 4: THÀNH PHẦN PROTEIN TRONG TẢO 12 4.1 Protein tảo 12 4.2 Chiết ly protein từ tảo 13 PHẦN 5 :ỨNG DỤNG CỦA TẢO TRONG CÔNG NGHIỆP: 15 5.1.Ứng dụng trong nhiên liệu sinh học: 16 5.2. Sản xuất ethanol 17 5.3.Ứng dụng trong y học 18 5.4. Ứng dụng trong mỹ phẩm 19 5.5 Ứng dụng trong nông nghiệp 19 5.6.Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm 19 KẾT LUẬN 20 Tài liệu tham khảo 21 MỤC LỤC HÌNH Hình 4.2 chiêt ly protein từ tảo 13 Hình 5.1 quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học từ tảo 16 Biều đồ 2.3 Một số loài tảo phân bố trên thế giới 4 Bảng so sánh hệ thống sx nhân tạo tảo spirula kín và hở 14 PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU Rong biển là một nguồn tài nguyên tuyệt vời đầy đủ tái tạo, tự nhiên và hữu cơ và ở Tây Âu đã được sử dụng làm phân bón và thức ăn của cư dân ven biển hàng trăm năm. Tất cả chúng ta đã sử dụng nó trong một cách này hay cách khác. Điều này có thể nằm trong khoảng từ một bồn tắm thư giãn rong biển, một chất kết dính trong thức ăn của bạn, một nguyên liệu thức ăn chăn nuôi cho gia súc của bạn hoặc kem mặt mỹ phẩm mà bạn áp dụng trên da của bạn. Điều này cho bạn thấy đa dạng các ngành công nghiệp rong biển,Theo truyền thống, việc sử dụng chính của rong biển là làm phân bón vì nó làm giàu đất để cho phép trồng các loại cây trồng khác nhau. Tuy nhiên, trong 10 năm qua người ta bắt đầu nhận ra rằng rong biển là một nguồn cao của các khoáng chất, nguyên tố vi lượng và vitamin và có thể được sử dụng cho nhiều hơn cả. .Bằng chứng khoa học mạnh mẽ và không thể phủ nhận tồn tại các loài chiếm hữu, kháng sinh, kháng virus, kháng khuẩn, mitogenic, chống viêm, chống bám dính, ức chế ACE, chống oxy hóa, chống ung thư, chống huyết khối, suy giảm miễn dịch hoặc hiệu ứng cytomodulatory. PROTEIN Page 5 PHẦN 2 TỔNG QUAN VỀ TẢO 2.1 TẢO LÀ GÌ Tảo là những hình thái sự sống quan trọng nhất trên trái đất. Tuy nhiên, nhiều người không thể trả lời câu hỏi, "tảo là gì?" Bạn có thể nghĩ của tảo như cây trôi nổi trong nước, nhưng đó không phải là chính xác đúng. Giống như thực vật, thức ăn riêng của tảo là do quang hợp. Hơn nữa, một số tảo không sống trong nước, nó có thể sống trong đất hoặc trong tuyết. Là cơ thể thực vật thấp, cơ thể gồm một hoặc nhiều tế bào, cấu tạo đơn giản, có màu sắc khác nhau nhưng luôn có chất diệp lục, hầu hết sống ở nước, sinh sản sinh dưỡng hoặc sinh sản hữu tính. Tảo gồm 2 loại: - Tảo đơn bào:cơ thể cấu tạo gồm một tế bào. Vd:tảo tiểu cầu, tảo silic - Tảo đa bào: cơ thể cấu tạo gồm nhiều tế bào. Vd: tảo vòng, rau câu, rau diếp biển. Tại sao tảo quan trọng như vậy? • Các đại dương bao phủ khoảng 71% bề mặt trái đất, nhưng tảo sản xuất hơn 71% oxy của Trái Đất, trong thực tế, một số nhà khoa học tin rằng tảo sản xuất 87% oxy của thế giới. • Họ cũng giúp loại bỏ số tiền rất lớn của khí carbon dioxide từ không khí. Carbon Dioxide gây ra sự nóng lên toàn cầu, vì vậy tảo là một trong những đồng minh quan trọng nhất của chúng ta trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu Chúng là cơ sở của hầu hết các chuỗi thức ăn trong đại dương và nước ngọt. Không có tảo, không có cá. • Một ngày nào đó, tảo có thể cho phép chúng ta ngừng đốt dầu khí Trong tự nhiên có nhiều loại tảo chứa nhiều protein nhưng không sử dụng được cho người và gia súc vì chúng có độc tố. Ở châu Phi người ta vớt tảo lam Spirulina maxima ở các ao hồ giàu muối, canxi làm thức ăn bồi bổ và dùng lam thuốc chữa một số bệnh như phù chân, đau răng và các bệnh về đường tiêu hóa. Tảo không có hoa, còn thân, rễ của chúng là các mô thẩm thấu, chứa trên 80% nước khoáng từ biển. Đặc biệt, tảo có thể tồn tại ở bất cứ nơi nào có đủ ánh sáng, kể cả vùng hoang hoá, nước mặn, nước thải, lại có khả năng làm sạch môi trường nước thải. Để nuôi tảo, chỉ cần ánh sáng, CO 2 , nước và dinh dưỡng có thể là phân hoá học hoặc phân chuồng. Tảo giống thường nuôi trong phòng thí nghiệm, về sau có thể chuyển qua bể hoặc ao để nuôi. Ưu điểm của tảo đơn bào: - Giá trị dinh dưỡng cao và có khả năng ứng dụng rộng rãi + Tảo đơn bào có hàm lượng protein rất cao (chiếm khoảng 40 – 50% chất khô), riêng tảo Spirulina chiếm tới 70% chất khô. PROTEIN Page 6 + Protein của tảo thuộc loại protein hoàn hảo. Hàm lượng protein trong tảo gần với quy đinh protein tiêu chuẩn. Luợng axitamin không thay thế rất cao, có thể chiếm tới 42% tổng số aa + Tảo chưa nhiều vitamin như vitamin A, B, C, K (đặc biệt là vitamin A, B12 và vitamin C) và chất lượng các vitamin này rất tốt. Ngoài ra còn có axit aconnitic, axit pantotetic, biotin, lecophorin. - Cho đến nay chưa tìm thấy độc tố nào nguy hiểm trong các loại tảo kể trên. - Tảo có diệp lục nên chung là loài tự dưỡng do có khả năng quang hợp với các loài sinh vật khác. - Tảo có kích thước tế bào lớn, thuận lợi cho qua trình thu nhận cũng như khối lượng sinh khối. - Không bị virut tấn công, môi trường nuôi cấy đơn giản. - Tảo có khả năng làm sạch các nguồn nước bẩn, giữ vệ sinh môi trường. Tảo lam còn tham gia quá trình cố định nitơ của không khí nhờ những tính chất đặc biêt của mình. 2.2PHÂN LOẠI Họ tảo có khoảng 25.000 loài tảo biển, được chia thành nhiều hệ như tảo xanh lục, tảo lam, tảo đỏ và tảo nâu. Cho đến nay có ba loại tảo đơn bào được sản xuất trên quy mô lớn và có hiệu quả kinh tế cao là Chlorella, Spirulina và Scenedesmus. Chỉ có 12 nhóm tảo được dùng trong ẩm thực và thường được sử dụng dưới dạng tươi để chế biến món salad, luộc,hấp,nướng hoặc nấu súp. Những món ăn từ tảo biển rất thích hợp với người ăn chay và tiêu hóa kém. PROTEIN Page 7 Ví dụ: Tảo biển màu đỏ porphyra dạng khô được dùng như món rau trong bữa ăn hàng ngày của người Trung Hoa, Nhật Bản, Hàn Quốc và người xứ Wales vì chứa nhiều vitamin A, B. Tảo Spirulilina có dạng sợi xoắn, là nguồn thực phẩm bổ sung có hàm lượng protein cao, thành phần acid amin giống trứng gà, giàu glucid dễ tiêu hóa như acid béo không no, muối khoáng như kali, phosphore, sắt….và nhiều vitamin. 2.3 PHÂN BỐ Trên thế giới: Sản lượng rong biển hàng năm cuả thế giới ước tính khoảng 15 triệu tấn và dự tính khoảng 22 triệu tấn vào năm 2020. Tại Việt Nam theo các tài liệu đã công bố, rong biển có khoảng 800 loài. Tuy nhiên, hiện nay chỉ có một số khoảng 90 loài được người dân khai thác sử dụng làm thực phẩm, làm thuốc, còn phần lớn để cho tự phân hủy gây lãng phí tài nguyên và gây ra ô nhiễm môi trường. Thống kê số liệu đo đạt khảo sát thực tế về diện tích phân bố tảo biển và sản lượng (năm 2009) cho thấy khả năng khai thác tự nhiên và nuôi trồng tảo biển ở Việt Nam có thể đạt diện tích 79126.32 ha và sản lượng thu hoạch được là 69703,26 tấn khô. Ước tính diện tích mặt nước có thể nuôi trồng và khai thác rong biển trong thời kỳ 2010- 2015 là 900.000 ha với sản lượng 600-700.000 tấn khô/năm, trong đó, nhóm rong Lục có tiềm năng lớn nhất về diện tích và sản lượng nuôi trồng. Biều đồ 2.3 Một số loài tảo phân bố trên thế giới 2.4 THÀNH TỰU: - Tại Việt Nam đã chiết xuất thành công bio-etanol từ rong biển trong phòng thí nghiệm - Các nhà sinh học của Đại học California, San Diego Hoa Kỳ đã thành công trong việc sử dụng chất chiết xuất từ tảo biển để sản xuất vaccine tiềm năng có khả năng ngừa lây truyền ký sinh trùng gây bệnh sốt rét. PROTEIN Page 8 2.5 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA PROTEIN Rong biển là một nguồn tự nhiên của các protein có hoạt tính sinh học, các axit amin và peptide. Hai nhóm các protein có hoạt tính sinh học - lectins và phycobiliproteins có mặt trong rong biển một số. Lectin là một nhóm các protein gắn carbohydrate hiển thị hoạt động chống vi khuẩn, chống ung thư, sinh học chống HIV và chống viêm; lectin đã được phân lập thành công từ một số rong biển bao gồm Eucheuma sp. và Codium mong manh. Một nhóm các protein - phycobiliproteins - triển lãm chất chống oxy hóa, chống viêm, làm giảm cholesterol và hoạt động kháng virus để đặt tên nhưng một số ít và đã được tách từ rong biển đỏ, Palmaria palmata. Một số các axit amin có hoạt tính sinh học cũng có mặt trong rong biển. Một ví dụ là taurine - một loại amino acid có hoạt tính sinh học cần thiết cho một số chức năng sinh học. Các axit amin có hoạt tính sinh học khác có trong tảo biển bao gồm laminine, kainoids, và các axit amin như mycosporine. Những axit amin có một loạt các đặc tính sinh học bao gồm chất chống oxy hóa, hoạt động hạ huyết áp, thuốc trừ sâu, anthelmintic, và neuroexcitatory.Ngoài ra để các axit amin có hoạt tính sinh học, một số peptide có hoạt tính sinh học đã được phân lập từ rong biển. Chúng bao gồm carnosine và glutathione cả hai đều là peptide chất chống oxy hóa bảo vệ các tế bào khỏi bị hư hại gây ra bởi các loài ôxy phản ứng. Một peptide có hoạt tính sinh học được sản xuất bởi rong biển là Kahalalide F là một depsipeptide cyclic với hoạt động chống ung thư và cũng dùng trong điều trị AIDS. PHẦN 3 GIỚI THIỆU VỀ TẢO SPIRULINA 3.1. NGUỒN GỐC THÚ VỊ CỦA TẢO SPIRULINA Tên khoa học: Spirulina Platensis Tảo xoắn (Spirulina) là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới kính hiển vi. Tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay. Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao. Các nhà khoa học trên thế giới đã coi tảo Spirulina là sinh vật có ích cho loài người. Loại tảo này do tiến sĩ Clement người Pháp tình cờ phát hiện vào những năm 1960 khi đến hồ Sat (fr:Lac Tchad) ở Trung Phi. PROTEIN Page 9 Nhà khoa học này không khỏi kinh ngạc khi vùng đất cằn cỗi, đói kém quanh năm nhưng những thổ dân ở đây rất cường tráng và khỏe mạnh. Khi Clement tìm hiểu về thức ăn của họ, bà phát hiện trong mùa không săn bắn, họ chỉ dùng một loại bánh màu xanh mà nguyên liệu chính là thứ họ vớt lên từ hồ. Qua phân tích, bà phát hiện ra loại bánh có tên Dihe này chính là tảo Spirulina. 3.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẢO SPIRULINA Hàm lượng protein trong Spirulina thuộc vào loại cao nhất trong các thực phẩm hiện nay, 56%-77%, cao hơn 3 lần thịt bò, cao hơn 2 lần trong đậu tương. Hàm lượng vitamin rất cao. Cứ 1 kg tảo xoắn Spirulina chứa 55mg vitamin B1, 40mg vitamin B2, 3mg vitamin B6, 2mg vitamin B12, 113mg vitamin PP, 190mg vitamin E, 4000mg carotene trong đó β-Carotene khoảng 1700mg(tăng thêm 1000% so với cà rốt), 0.5mg axít folic,Inosite khoảng 500-1000mg. So sánh Protein của Spirulina với một số thực phẩm khác Hàm lượng khoáng chất có thể thay đổi theo điều kiện nuôi trồng, thông thường sắt là 580-646mg/kg (tăng thêm 5000% so với rau chân vịt), mangan là 23-25mg/kg, Mg là 2915-3811/kg, selen là 0.4mg/kg, canxi, kali, phốtpho đều khoảng là 1000-3000mg/kg hoặc cao hơn(hàm lượng Canxi tăng hơn sữa 500%). Phần lớn chất béo trong Spirulina là axít béo không no, trong đó a.Linoleic 13784mg/kg, γ-linoleic 11980mg/kg. Đây là điều hiếm thấy trong các thực phẩm tự nhiên khác. Hàm lượng Carbon Hydrate khoảng 16.5%, hiện nay đã có những thông tin dùng glucose chiết xuất từ tảo Spirulina để tiến hành những nghiên cứu chống ung thư. 3.2.1Tình hình nuôi trổng tảo Spirulina ngoài nước: Khởi đầu là vào những năm 1977, một doanh nghiệp tảo đầu tiên của Hoa Kỳ đã bắt tay vào nuôi thử nghiệm mô hình pilot trên các bể nhân tạo. Họ chọn thung lũng hoang mạc Imperial thuộc bang California vì nơi đây có nhiệt độ trung bình cao nhờ ánh nắng mặt trời và tránh xa vùng ô nhiễm đô thị. PROTEIN Page 10 [...]... liệu Tảo PROTEIN enzyme Page 18 Protein Peptides hoạt tính sinh học sắc tố oligosaccharide polysaccharide các hợp chất phenol Thực phẩm,thủy sản,mỹ phẩm,dược,y tế Nước Nhiệt độ 600C Phản ứng Thời gian 3h PHẦN 5 ỨNG DỤNG CỦA TẢO TRONG CÔNG NGHIỆP Tảo được ứng dụng trong nhiên liệu sinh học, mỹ phẩm, nhựa sinh học, nguyên liệu, phân bón, thức ăn cho gia súc, thực phẩm dinh dưỡng, dược phẩm 5.1 .Ứng dụng trong. .. cholesterol trong máu, hàm lượng acid linoleic khoảng 1%.Hàm lượng vitamin trong tảo rất lớn.Hàm lượng vitamin A trong tảo lớn hơn 26 lần so với cà rốt, vitamin B12 trong tảo cao hơn 1-6 lần trong gan bò Vitamin E đa số có trong hạt nảy mầm song trong tảo trong tảo cao gấp 3 lần so với lúa mì nảy mầm Trong tảo có đầy dủ các yếu tố khoáng như Ca,Mg,Fe… đặc biệt có selenium và gemanium Hầu hết các acid béo có trong. .. đáp ứng được nhu cầu sử dụng tảo ngày càng tăng cao Vì vậy, trước những giá trị về mọi mặt mà tảo Spirulina mang lại, cần phải tiến hành cải thiện, thúc đẩy ngành công nghiệp nuôi trồng tảo nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu ra thị trường nước ngoài Hiện nay, hầu hết các cơ sở sản xuất tảo Spirulina trong nước đều đang sử dụng phương pháp nuôi trồng “gián đoạn”, và phụ thuộc khá nhiều vào... bằng xi măng, thùng gỗ, nhựa Trong trường hợp này thường không có khuấy đảo và sục khí CO 2 Nuôi ở quy mô bán công nghiệp: nuôi tảo trong các ống chất dẻo trong suốt hình chữ U, dài hơn 20, đường kính 1,2m Cho môi trường vào trong ống với chiều cao (khi ống nằm ngang) khoảng 0,625m.Khí CO 2 được bơm vào trong môi trường, đồng thời khối môi trường luôn được vận chuyển tuần hoàn trong ống nhờ một máy bơm... hợp để tảo luôn được tiếp xúc với ánh sáng và không bị lắng xuống đáy Ngày nay nuôi tảo trong ống được ứng dụng ở một số nước trên thế giới như Đức, Mỹ Hệ thống ống có thể làm bằng nhựa hay thủy tinh, đường kính 7-10cm Đối với hệ hở quá trình quang hợp của tảo gắn liền với việc sử dụng ánh sáng mặt trời Khi nuôi tảo trong các ống nhựa vừa đảm bảo điều chỉnh được nhiệt độ và cường độ chiếu sáng và tiết... nên không phụ thuộc vào thời tiết, tiết kiệm diện tích, thích hợp cả với những nới diện tích sản xuất nhỏ như nhà xưởng, khu công nghiệp Hiện nay, pilot nuôi trồng tảo spirulina đang tiếp tục được hoàn thiện và sắp tới sẽ đưa vào sản xuất thực tế 3.3 Công nghệ sản xuất tảo Spirulina 3.3.1 Giống Spirulina là một chi gồm một số loài được sử dụng phổ biến trong công nghệ nuôi trồng tảo như S.platensis,... sinh trưởng và phát triển của tảo Nhiệt độ dưới 20oC tảo không chết nhưng phát triển chậm, nhiệt độ trên 41 oC tảo bắt đầu bị tổn hại và không thể hồi phục lại nếu duy trì nhiệt độ đó trong 4 ngày.Ở nhiệt độ 44 oC tảo bị chết ngay trong vòng 6-9 giờ, ở nhiệt độ 50oC tảo bị chết sau 5’ .Tảo bị đứt đoạn ở nhiệt độ cao, phồng lên, tế bào bị phá hủy tạo thành một dịch huyền phù màu vàng đến nâu .Tảo Spirulina... Ca,Mg,Fe… đặc biệt có selenium và gemanium Hầu hết các acid béo có trong tảo là acid béo không no,đây là một điều trị dinh dưỡng cao nên tảo nên tảo được ứng dụng rộng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm Tảo được sử dụng làm thực phẩm cho người bị suy dinh dưỡng bằng cách tạo dạng lỏng hoặc dạng hạt dưa trực tiếp vào dạ dày Sử dụng làm thức ăn cho người cần chú ý đến cảm quan,nên phối trộn với thực... Nitơ hay sử dụng ở tảo là nitơ nitrat, hàm lượng nitơ tối thiểu là 30mg/l, nếu sử dụng sunfat amon cần giới hạn sao cho nồng độ không quá 100mg/l, urê không phải là nguồn nitơ thích hợp cho tảo Phospho:nếu không có đủ phospho tảo bị giản vòng xoắn và bị vàng Lượng phospho tối thiểu là 10mg/l Muốn có hàm lượng protein tối đa trong tảo cần cung cấp 300mg/l phosphor Tuy nhiên năng suất thu nhận tảo tối đa... với protein tảo sản xuất của chúng tôi có thể nhận biết cac protein có nguồn gốc bệnh sốt rét, và bên trong muỗi, ngăn chặn sự phát triển ký sinh trùng sốt rét làm muỗi không thể truyền bệnh” Gregory nói 5.4 Ứng dụng trong mỹ phẩm Vi tảo :chống lão hóa (nhóm enzyme SOD, tocopherols hoặc ascorbate), bảo vệ dưới tia cực tím: tổng hợp những sắc tố chống tia cực tím mycosporine và scytonemine, giữ PROTEIN . nuôi tảo 9 PHẦN 4: THÀNH PHẦN PROTEIN TRONG TẢO 12 4.1 Protein tảo 12 4.2 Chiết ly protein từ tảo 13 PHẦN 5 :ỨNG DỤNG CỦA TẢO TRONG CÔNG NGHIỆP: 15 5.1 .Ứng. 15 5.1 .Ứng dụng trong nhiên liệu sinh học: 16 5.2. Sản xuất ethanol 17 5.3 .Ứng dụng trong y học 18 5.4. Ứng dụng trong mỹ phẩm 19 5.5 Ứng dụng trong nông nghiệp