Nghiên cứu phương pháp chiết xuất dịch từ sinh khối vi khuẩn lam Spirulina Platensis bổ sung vào nước giải khát

Nghiên cứu phương pháp chiết xuất dịch từ sinh khối vi khuẩn lam Spirulina Platensis bổ sung vào nước giải khát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ

SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis

BỔ SUNG VÀO NƯỚC GIẢI KHÁT

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2003 – 2007

Sinh viên thực hiện: THANH GIA NGỌC HÂN

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007

*************************

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ

SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis

BỔ SUNG VÀO NƯỚC GIẢI KHÁT

K.S Lương Đình Quát

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007

Hoàn thành khóa luận tốt nghiệp niên khóa 2003-2007, em chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc:

Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Sinh Học

Thầy Nguyễn Tiến Dũng

Anh Lương Đình Quát – Chi cục Đo lường Tiêu chuẩn Chất lượng tỉnh Bình Thuận

Anh Nguyễn Văn Tân – Chi cục Đo lường Tiêu chuẩn Chất lượng tỉnh Bình Thuận

Chị Nguyễn Thị Thu Hương – Chi cục Đo lường Tiêu chuẩn Chất lượng tỉnh Bình Thuận

Đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt những tri thức khoa học, hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trường và thực tập tốt nghiệp

Đặc biệt xin gởi lời cảm ơn gia đình, những người thân và những bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ sinh học 29 đã quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2007 Sinh viên

Thanh Gia Ngọc Hân

“NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina

platensis BỔ SUNG VÀO NƯỚC GIẢI KHÁT” được tiến hành tại Chi cục Đo

lường Tiêu chuẩn Chất lượng tỉnh Bình Thuận, thời gian thực hiện từ tháng 4 đến tháng 8 năm 2007 GVHD: Th.S Nguyễn Tiến Dũng

Ngày nay thực phẩm không chỉ đáp ứng cho việc ăn và uống mà còn được dùng để chữa bệnh Vì vậy con người đã không ngừng nghiên cứu để tìm ra các loại thực phẩm có đủ các yêu cầu trên

Một trong những đối tượng đang được chú ý hiện nay là loài vi khuẩn lam

Spirulina, với đặc điểm ưu việt là chứa nguồn protein dồi dào, hấp thu dễ, có

18/22 loại axit amin không thay thế và các chất dinh dưỡng có giá trị khác Trên cơ sở đó, những đề tài tốt nghiệp này nhằm mục đích bước đầu nghiên

cứu bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis vào một số thực phẩm như: nước

khoáng, nước tinh khiết và rượu trái cây

Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy thành phần dinh dưỡng trong các mẫu tảo là: hàm lượng protein khoảng 60 %, hàm lượng tro khoảng 10 - 12 % Trong các mẫu tảo thí nghiệm không phát hiện có vi sinh vật có hại

Cùng với việc khảo sát thành phần dinh dưỡng của tảo, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các phương pháp phá vỡ tế bào để thu được lượng protein hoà tan lớn nhất Khảo sát được thực hiện với hai phương pháp: phương pháp khuếch tán (PPKT) và phuơng pháp vật lý (PPVL) Kết quả khảo sát cho thấy PPKT có hiệu suất cao hơn so với PPVL, trong đó hiệu suất phá vỡ cao nhất là ở nồng độ đường 0,4 %

Đề tài cũng đã tiến hành thử nghiệm các tỉ lệ bổ sung dịch tảo vào một số loại nước uống Kết quả khảo sát cho thấy tỉ lệ bổ sung thích hợp là 1:17 Do thời gian có hạn, nên nghiên cứu vẫn chưa đi đến kết quả cuối cùng Tuy vậy kết quả bước đầu này cũng tạo được cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo

Full name: THANH GIA NGOC HAN, Nong Lam University Ho Chi Minh

City Thesis “STUDYING FOR USING EXTRACTION OF Spirulina platensis TO

COMPLETE IN DRINKING WATER” This subject was conducted at Standard and Quality measurement Department of Binh Thuan province from April to August, 2007 Supervisor: Nguyen Tien Dung, M.D

Today, food not only uses to eat or drink but also use such as drug Therefore, scientist is continuous research to find out object which have all above attribute

Spirilina have caught food researcher’s attention, because this alga contains more

than 70% easily absorption protein, and 18/22 human essential amino acid and other nutrients

The goal of this thesis is initially studying for using extraction of Spirulina platensis to complete into some kind of drinking water such as fresh water, mineral

water or wine

First result showed that protein content in Vinh Hảo’s Spirulina is 60% and

ash content is about 10-12% There is no harmful bacteria were detected in the algae samples

For algae extraction, we studied two methods: by endosmosis and physical The result showed that the endosmosis method with 0,4% sucrose gave the highest protein content in extraction

We also research to find out the algae extraction rate to complete into any drinking water The result showed that the rate 1:17 is the best Because of the short time to research, the results are not going to the end, but these are base to later experiment

CHƯƠNG TRANG Trang tựa

Lời cảm ơn iii

Chương 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis 3

2.1.1 Lịch sử phát hiện 3

2.1.2 Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis trong – ngoài nước 4

2.1.2.1 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 4

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới 5

2.2 Spirulina và những vấn đề liên quan 7

2.2.1 Giới thiệu về Spirulina 7

2.2.2 Đặc điểm sinh lí của Spirulina platensis 8

2.2.2 1 Phân loại 8

2.2.2.2 Đặc điểm sinh lý 9

2.3 Kỹ thuật sản xuất Spirulina platensis 11

2.3.1 Sơ đồ qui trình sản xuất Spirulina platensis 11

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến Spirulina 11

2.4 Thành phần dinh dưỡng và công dụng của Spirulina platensis 17

2.4.1 Thành phần dinh dưỡng 17

2.6 Kỹ thuật sản xuất nước giải khát 24

2.6.1 Khái niệm về nước giải khát 24

2.6.2 Quy trình sản xuất nước giải khát 25

2.6.2.1 Nguyên liệu 25

2.6.2.2 Diễn giải quy trình công nghệ 26

2.6.3 Kỹ thuật sản xuất nước khoáng Vĩnh Hảo 27

2.6.4 Kỹ thuật sản xuất nước tinh khiết 27

2.6.5 Kỹ thuật sản xuất rượu trái cây 27

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 28

3.1 Thời gian và địa điểm tiến hành đề tài 28

3.1.1 Thời gian 28

3.1.2 Địa điểm 28

3.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu 28

3.3 Đối tượng nghiên cứu 28

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

4.1 Thành phần dinh dưỡng vi khuẩn lam Spirulina platensis 40

4.1.1 Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl 40

4.1.1.1 Xác định hàm lượng protein trong bột tảo khô 40

4.1.1.2 Xác định hàm lượng protein trong bã tảo 41

4.1.2 Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Lowry 41

4.1.2.1 Protein Chuẩn 41

4.1.2.2 Hàm lượng protein trong dịch tảo 43

4.1.3 Xác định hàm lượng tro tổng số trong bột tảo khô 44

4.2 Nghiên cứu các phương pháp phá vỡ tế bào 45

4.2.1.1 Phá vỡ tế bào theo phương pháp khuếch tán (PPKT) 45

4.2.1.2 Theo phương pháp vật lý (PPVL) 45

4.2.2 Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bào bằng cách xác định hàm lượng protein theo kết quả thu nhận protein theo phương pháp Lowry 46

4.2.2.1 Phá vỡ tế bào theo phương pháp khuếch tán 46

4.2.2.2 Phá vỡ tế bào theo phương pháp vật lý 48

4.3 So Sánh Kết Quả Protein 51

4.3.1 Phá vỡ và không phá vỡ tế bào 51

4.3.2 Phá vỡ theo nồng độ đường và thời gian 53

4.3.3 Phá vỡ theo nồng độ đường (phương pháp khuếch tán) 54

4.3.4 Phá vỡ theo thời gian (phương pháp vật lí) 55

4.4 Kết quả phân tích vi sinh 55

4.5 Hiệu suất phá vỡ tế bào tảo Spirulina platensis 56

4.6 Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis 58

4.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 59

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60

Chương 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Phụ Lục 64

BGBL Brilliant Green Bile Lactose

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis 7

Hình 2.2 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis được nhìn dưới kính hiển vi 9

Hình 2.3 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis dưới kính hiển vi 9

Hình 2.4 Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp 14

Hình 2.5 Nuôi Spirulina trong phòng thí nghiệm 14

Hình 2.6 Các sản phẩm có bổ sung tảo trong thực phẩm 20

Hình 2.7 Các sản phẩm từ tảo trong y học 23

Hình 2.8 Các sản phẩm từ tảo trong mỹ phẩm 24

Hình 3.9 Máy cất đạm 30

Biểu đồ 4.1 Đường chuẩn protein trong dịch tảo 42

Biểu Đồ 4.2 Nồng độ protein ứng với chỉ số OD xác định của tảo 43

Biểu Đồ 4.3 Nồng độ protein thu được tương ứng với hàm lượng đường sử dụng trong thí nghiệm 47

Biểu Đồ 4.4 Nồng độ protein ứng với OD xác định của tảo ở các thời gian khác nhau 49

Biểu đồ 4.5 Hàm lượng protein trong mẫu tảo trước và sau khi phá vỡ 52

Biểu đồ 4.6 Hiệu suất phá vỡ tế bào giữa PPKT và PPVL 57

Bảng 3.1 Chuẩn bị dung dịch protein chuẩn 34

Bảng 4.2 Hàm lượng protein trong tảo 40

Bảng 4.3 Kết quả chỉ số OD tương ứng với nồng độ protein chuẩn 42

Bảng 4.4 Giá trị OD – protein trong 0,2g bột tảo 43

Bảng 4.5 Hàm lượng tro theo phần trăm có trong tảo 44

Bảng 4.6 Lượng protein trong bã tảo sau khi phá vỡ theo PPKT 45

Bảng 4.7 Hàm lượng protein trong bã tảo sau khi phá vỡ theo PPVL 46

Bảng 4.8 Giá trị OD – protein trong dịch tảo phá vỡ theo nồng độ đường 48

Bảng 4.9 Giá trị OD – protein trong dịch tảo phá vỡ theo PPVL 50

Bảng 4.10 So sánh kết quả protein khi phá vỡ và không phá vỡ tế bào tảo 51

Bảng 4.11 So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo nồng độ đường và theo thời gian 53

Bảng 4.12 So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo nồng độ đường 54

Bảng 4.13 So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo thời gian 55

Bảng 4.14 Kết quả phân tích vi sinh các sản phẩm nghiên cứu 56

Bảng 4.15 Hiệu suất phá vỡ tế bào trong mẫu tảo 57

Bảng 4.16 Chất lượng sản phẩm về mặt cảm quan 58

B ảng 4.17 Chất lượng sản phẩm về mặt vi sinh 59

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong hàng nghìn năm nay, cũng như trong tương lai, để trái đất và loài người chúng ta tồn tại và phát triển Đó chính là nhờ vào sự tuần hoàn của một chu trình đặc biệt quan trọng, thiếu nó trái đất sẽ trở thành một kho rác khổng lồ, loài người chúng ta sẽ không còn khoảng không riêng của mình, mà nơi ăn, chốn ở, chốn ngủ sẽ được bao quanh chỉ là "rác với rác"

Vậy chu trình nào mang tính thiết yếu như thế ? Đó chính là chu trình vật chất Nó bao gồm ba đối tượng cấu kết mà thành, đó là động vật - thực vật - vi sinh vật, ba đối tượng này có mối quan hệ gắn bó và tác động qua lại với nhau

Nhìn chung, một trong ba đối tượng trên không thể tách rời và chúng là nguồn sống, nguồn năng lượng của chúng ta Một minh chứng điển hình là, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ, loài người chúng ta đã không ngừng nghỉ để kiếm tìm và tạo ra các sản phẩm mới có giá trị cao cung

cấp cho con người, đó chính là việc sử dụng sinh khối của vi khuẩn lam Spirulina platensis hay còn gọi là tảo xoắn Spirulina platensis

Như chúng ta đã nói, chu trình vật chất là chu trình thiết yếu cho sự tồn tại

của loài người, trong khi đó Spirulina platensis lại tồn tại giữa hai ranh giới thực vật và vi sinh vật Bởi lẽ, Spirulina platensis vừa mang bản chất của vi khuẩn, vừa mang bản chất quang hợp của thực vật Spirulina đã được nghiên cứu từ

nhiều năm nay, chúng có nhiều ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao Nên phạm vi

sản xuất Spirulina trên thế giới đã được tăng lên, Spirulina trở nên kinh tế hơn và

được chế biến cho nhiều người hơn Được chấp nhận ở các nước phát triển, loại thực phẩm mới này có thể đưa sang những khu vực chậm phát triển hơn Tại những nơi đó protein là một trong những yếu tố cần thiết nhất cho những người

đang đói Việc tăng năng suất Spirulina là một bước đột phá trong năng suất thực

phẩm Trong tương lai việc nuôi trồng Spirulina dưới đại dương sẽ mở ra những

diện tích sản xuất thực phẩm rộng lớn hơn

Tóm lại, Spirulina là một trong những giải pháp mới cho các vấn đề của

hành tinh chúng ta Đó là sự trở lại với cơ sở của dây chuyền thức ăn và với nguồn gốc đơn giản của sự sống

1.4 Nội dung thực hiện

Chọn mẫu tảo đáp ứng yêu cầu đem phân tích các thành phần dinh dưỡng và chỉ tiêu như:

- Protein - Tro - Vi sinh

Từ các thành phần dinh dưỡng phân tích được tiến hành phá vỡ tế bào theo hai phương pháp: Phương pháp khuếch tán và phương pháp vật lí

Đánh giá hiệu suất phá vỡ tế bào

Tiến hành kiểm nghiệm vi sinh các sản phẩm làm nền như: nước khoáng Vĩnh Hảo, nước uống tinh khiết – Aquafina, rượu trái cây

Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung giữa dịch tảo và các sản phẩm Theo dõi chất lượng sản phẩm sau khi đã phối trộn

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis

2.1.1 Lịch sử phát hiện [25, 29]

Tảo Spirulina đã là thức ăn bổ dưỡng từ thời cổ xưa của người Aztec ở Mêhicô - Châu Mỹ và thổ dân Kanembu - Trung Phi 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 Trung Phi 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, Clement 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, Clement phát hiện ra loại bánh có tên Dihe

này chính là tảo Spirulina

Hai mươi năm sau, vào những năm cuối thập kỷ tám mươi thế kỷ 20 - nhiều

giá trị dinh dưỡng và chức năng sinh học của tảo Spirulina đã được khám phá và

công bố rộng rãi không chỉ ở Pháp mà ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mêhicô, Đài Loan Hầu hết các nghiên cứu đều đã chỉ ra rằng

tảo Spirulina rất giàu protein có tới 60 – 70% trọng lượng khô của tảo.Chỉ số hóa

học của protein tảo cũng rất cao trong đó các loại axit amin chủ yếu như leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều có mặt với tỉ lệ vượt trội so với chuẩn của tổ chức lương nông quốc tế quy định Hệ số tiêu hóa và hệ số sử dụng protein rất cao có thể đến 80 – 85% protein của tảo được hấp thu sau 18

giờ

Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu đã chú ý tới Spirulina không chỉ

như một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng chứa 50 – 70% protein và có năng suất

gấp 20 lần so với đậu nành trên 1 ha mà còn chiết xuất được từ Spirulina nhiều

thành phần có dược tính quý như chống oxy hóa, chống dị ứng, tăng khả năng miễn dịch, có tác dụng làm giảm lượng mỡ trong máu và chống ung thư

2.1.2 Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis trong – ngoài Nước

2.1.2.1 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam [26,27,28,29]

Tảo Spirulina được giáo sư Ripley D.Fox - nhà nghiên cứu về tảo và các

chế phẩm của tảo tại "Hiệp hội chống suy dinh dưỡng bằng các sản phẩm từ tảo" tại Pháp đưa vào Việt Nam từ 1985

Trong những năm 1985 – 1995 đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước như nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Hữu Thước và cộng sự - Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt

Nam với đề tài "Công nghiệp nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina" Hay đề tài

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"

Cho đến nay, nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ

tảo Spirulina đã được thành lập Đó là các cơ sở như Vĩnh Hảo - Bình Thuận,

Châu Cát, Lòng Sông - Thuận Hải, Suối Nghệ - Đồng Nai, Đắc Min - Đắc Lắc Nguồn CO2 từ lò nung vôi sau khi đã lọc bụi và các hầm khí bioga cũng đã được nghiên cứu tận dụng để phát triển nuôi trồng tảo và cũng đã thu được một số kết

quả khả quan

Ngoài các sản phẩm Spirulina nhập từ Thái Lan, Trung Quốc với nhiều tên

gọi khác nhau, bán hàng theo phương thức phân phối đa cấp với tỉ lệ chiết khấu cao gây thiệt thòi cho người tiêu dùng Các sản phẩm được chế biến từ tảo

Spirulina tại Việt Nam cũng đã xuất hiện ngày càng nhiều và đa dạng Trước đây

đã từng có bột dinh dưỡng Enalac, Sonalac có 5% tảo Nay đã có 5 sản phẩm Spir@ của Công ty DETECH - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam được

Cục An toàn vệ sinh thực phẩm - Bộ Y tế cấp phép lưu hành trên thị trường Đó

là các sản phẩm:

1.Spir@ B - Tảo bồi bổ: Tảo xoắn Spirulina dùng cho người suy dinh

dưỡng, người mới ốm dậy cần bồi bổ phục hồi sức khoẻ

2.Spir@ HA - Tảo điều hoà huyết áp: Tảo xoắn Spirulina kết hợp tinh

chất hoa hòe, hoa cúc dùng cho người bị tăng huyết áp, giảm stress và tăng

cường trí nhớ cho người già

3.Spir@ CĐ - Tảo phòng chống độc: Tảo xoắn Spirulina kết hợp tinh

chất Cao hạt nho: dùng để tăng sức đề kháng, chống độc, khử gốc tự do

4.Dia-Spir@ - Tảo phòng chống tiểu đường: Tảo xoắn Spirulina kết

hợp vitamin, khoáng chất dùng cho người bị bệnh đái tháo đường týp 1 và týp 2

5.Spir@ Cid - Tảo phòng chống ung thư: Tinh nghệ nguyên chất kết

hợp với tảo xoắn Spirulina, Cao hạt nho dùng hỗ trợ cho việc phòng và chữa các

bệnh ung thư

Tất cả các sản phẩm trên có thể không phải là “thần dược” Nhưng với xu thế hòa nhập cùng thế giới, nhất là sau khi đã tham gia vào WTO chúng ta cũng không thể phủ nhận những tác dụng của thực phẩm chức năng mà thế giới đã thừa nhận Do vậy người tiêu dùng, nhất là người bệnh và những người có điều kiện về kinh tế nên tìm hiểu và nên sử dụng ngày càng nhiều hơn các loại thực

phẩm chức năng như là tảo Spirulina vì sức khoẻ của chính mình

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới [29,30]

Trước những năm 1960, việc cấy trồng Spirulina làm thực phẩm chưa có một khái niệm thực sự Năm 1960 Spirulina mới bắt đầu được biết đến, loại tảo

này do tiến sĩ Clement người Pháp tình cờ phát hiện khi đến hồ Sat ở Trung Phi Năm 1963 Viện dầu hoả Pháp đã bắt đầu quan tâm đến báo cáo về loại bánh tảo Dihe

Được biết đó là tảo Spirulina platensis, họ đã tiến hành nghiên cứu loại tảo

này trong phòng thí nghiệm rồi xây dựng quy trình sản xuất thử Tuy nhiên điều kiện tự nhiên của nước Pháp không thuận lợi cho việc nuôi trồng loại tảo này

Durand, Giám đốc công ty sản xuất soda ở hồ Texcoco - Mêhicô đã ứng

dụng quy trình của viện dầu hoả Pháp tiến hành nuôi tảo Spirulina trên một phần

diện tích của hệ thống bay hơi nhờ năng lượng mặt trời của hồ Texcoco Từ năm 1970 Công ty Soda – Texcoco vừa sản xuất soda vừa sản xuất tảo trên diện tích khoảng 12 ha với sản lượng mỗi ngày là trên 1 tấn tảo khô

Năm 1973, Tổ chức Lương nông quốc tế và Tổ chức Y tế thế giới đã chính

thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt trong

chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa Đáng lưu ý trước hết là công trình nghiên cứu phòng chống ung thư gây ra bởi tia phóng xạ hạt nhân cho các nạn nhân của sự cố Nhà máy Điện hạt nhân Chernobul đã thu được kết quả rất tốt khi

điều trị bằng Spirulina nguyên chất Khi uống Spirulina, lượng chất phóng xạ đã

được đào thải khỏi đường tiểu của người bị nhiễm xạ rất cao Kết quả này đã được biểu dương tại hội nghị quốc tế về tảo năm 1998 ở cộng hòa Czech Tại Ấn

Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều 1g Spirulina/ngày, có tác

dụng trị ung thư ở những bệnh nhân ung thư do thói quen nhai trầu thuốc

Ở Nhật Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên đoàn vi tảo

quốc tế cùng một số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Spirulina từ năm 1968

Hiện nay trong các đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có đề tài sử

dụng Spirulina

Sản lượng Spirulina hiện nay trên thế giới khoảng 1000 tấn khô/năm

Những nước đi đầu sản xuất đại trà loại tảo này là Mêhicô, Mỹ, Nhật, Đài Loan, Ấn Độ, Israel Trại tảo lớn nhất là ở Hawaii có khoảng 25 ha và mới đây là Trung

Quốc có khoảng 16 ha Nhu cầu Spirulina trên thế giới là rất lớn, tuy nhiên sản lượng chưa nhiều, nên giá bán những chế phẩm Spirulina rất đắt Gần đây việc phát hiện và đưa vào sử dụng một số chất có hoạt tính sinh học ở Spirulina đã

góp phần không nhỏ thúc đẩy quá trình nghiên cứu, sản xuất cũng như ứng dụng có hiệu quả sinh khối tảo này

2.2 Spirulina và những vấn đề liên quan 2.2.1 Giới thiệu về Spirulina [31,32]

Tảo lam hay còn được gọi là vi khuẩn lam theo tiếng Hy lạp thì cyanos - blue là một ngành vi khuẩn mà có khả năng hấp thu năng lượng qua quá trình quang hợp

Trong số các cơ thể tự dưỡng được thì tảo lam được xem là nhóm nguyên thủy nhất Di tích hóa thạch của chúng phát hiện được cách nay khoảng 3,8 tỷ năm Chúng được xếp liền sau các vi khuẩn, riêng với các nhóm khác vì ngoài những đặc điểm chưa có nhân thật, chưa có lạp, chỉ chứa diệp lục tố a, sắc tố phụ trội bản tính protein thường làm cho chúng có màu lam ra thì chúng cũng chưa có sự sinh dục hữu phái, tản có cấu tạo đơn bào, hoặc hình sợi Tảo lam không có tiêm mao di chuyển bằng cách trượt trên bề mặt Hầu hết được tìm thấy trong nước ngọt, đất ẩm ướt, một số ít loài được tìm thấy trong nước mặn

Spirulina là vi khuẩn lam dạng sợi thuộc ngành vi khuẩn lam hay tảo lam Spirulina còn có tên thương mại là Arthrospira platensis mà được nuôi

trồng trên thế giới như một nguồn thực phẩm, chúng rất giàu dinh dưỡng Hiện nay được phổ biến như là thực phẩm bổ dưỡng tại US và Europe

Tảo Spirulina (Spirulina platensis) là một loài vi tảo có dạng xoắn hình lò

so, màu xanh lam với kích thước chỉ khoảng 0,25 mm Chúng sống trong môi trường nước giàu bicarbonat và độ kiềm cao pH từ 8,5 - 11

Hình 2.1 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis.[18,38]

Do hình thái “lò so xoắn” dễ nhận biết qua kính hiển vi, người ta cũng

thường gọi tảo này là “tảo xoắn” Tảo Spirulina vẫn tiếp tục được nghiên cứu sử

dụng như thức ăn - vị thuốc nhân loại trong tương lai do khả năng phát triển cực kì nhanh của một sinh vật đơn bào

Môi trường nuôi trồng tảo từ không khí cho đến dung dịch nuôi cần tránh

mọi nguồn ô nhiễm – vì vi tảo Spirulina rất nhạy bén và rất dễ thu hút các kim

loại nặng, độc hại, bất cứ từ đâu đến Về mặt này nước khoáng Vĩnh Hảo và không khí vùng Bình Thuận gần đạt mức tối ưu nên các kết quả xét nghiệm các mẫu tảo thu hoạch được tại đây, hoàn toàn không bị nhiễm bất cứ kim loại nặng nào đáng lo ngại

2.2.2 Đặc điểm sinh lí của Spirulina platensis

2.2.2.1 Phân loại [10,12,21]

Spirulina phân bố rất rộng trong các môi trường khác nhau và có thể phát

triển tốt trong các môi trường các loài tảo khác không thể sinh sống Một vài loài

Spirulina tiêu biểu như Spirulina platensis, Spirulina maxima, Spirulina geilleri F geiller

Ngành tảo lam sắp liền sau ngành vi khuẩn và được tách riêng với các nhóm tảo khác là vì: Chưa có nhân rõ rệt, không có sự sinh sản hữu tính, có chứa sắc tố, tản đơn sơ, đơn bào hoặc hình sợi

Vị trí phân loại khoa học

2.2.2.2 Đặc điểm sinh lý [11,15.23]

Hình 2.2 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis

được nhìn dưới kính hiển vi [38]

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

Hình 2.3 Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis

dưới kính hiển vi.[38]

Giống như các thực vật khác, Spirulina cần có chất dinh dưỡng để phát

triển, như nước, cacbon, nitơ, photpho, kali, lưu huỳnh, sắt và các khoáng chất khác Khi có ánh sáng mặt trời quá trình quang hợp xảy ra và loài vi tảo này

chuyển hoá các chất dinh dưỡng kể trên thành chất nuôi tế bào, đồng thời thải ra khí oxy Các tế bào sản sinh một cách đơn giản là tự phân và một số loài có khả năng tăng gấp đôi số tế bào trong vòng vài giờ đồng hồ trong điều kiện phòng thí nghiệm

Trong hồ tự nhiên và dưới nước biển, tảo phát triển mau chóng và sau đó chết theo từng mùa Việc chất ding dưỡng sẳn có trong hồ tự nhiên hoặc tại các hệ thống thuỷ sinh thái thường là nhân tố chủ yếu hạn chế sự tăng trưởng Mưa làm trôi chất dinh dưỡng của đất xuống hồ ao, sông ngòi tạo điều kiện cho tảo mùa phát triển Ở đại dương, chỉ có những đụn giàu dinh dưỡng do các luồng nước chính tạo ra gặp vùng đất rộng mới có thể làm hình thành những vùng tăng trưởng thường xuyên cho quần lạc thực vật phù du Chính quần lạc thực vật phù du này là cơ sở của mạng lưới thực phẩm và hỗ trợ cho mọi sự sống dưới nước thuộc hình thái cao hơn

Tại các hồ cấy vi tảo người ta không cần đất màu Tuy nhiên, do vi tảo phát triển với tốc độ lớn như vậy, nên phải cung cấp chất dinh dưỡng nhanh hơn so với cây trồng trên cạn Phải bơm xuống nước đủ lượng CO2 và phải luôn luôn cung cấp chất dinh dưỡng có khả năng hoà tan khác để các hồ luôn luôn có vi tảo được thu hoạch

2.3 Kỹ thuật sản xuất Spirulina platensis [7,11] 2.3.1 Sơ đồ qui trình sản xuất Spirulina platensis

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến Spirulina

Công nghệ nuôi trồng vi khuẩn lam Spirulina được xây dựng trên cơ sở Spirulina là loài sinh vật quang tự dưỡng và có khả năng dị dưỡng không lớn, nên phải tạo điều kiện để Spirulina quang hợp đạt hiệu quả cao, nhất là:

Về điều kiện ngoại cảnh: nhiệt độ, ánh sánh, pH và nồng độ các chất dinh

dưỡng của môi trường để Spirulina đạt năng suất cao và phẩm chất tốt

Sử dụng năng lượng, thiết bị và nguyên liệu có hiệu quả kinh tế cao - Chọn địa điểm xây dựng cơ sở nuôi trồng

Cần chọn vùng có nắng nhiều, nhiệt độ cao, có ít mưa hoặc tập trung theo mùa để sản xuất được nhiều tháng trong năm

Chất

khoáng Nước CO2 hoặc

HCO-3

Nhiệt độ (20-400C)

Spirulina

giống Ánh

sáng

Bể nuôi Spirulina chứa môi trường có pH 8,5 - 10

Khuấy sục

Lọc

Spirulina

khô Phơi khô hoặc sấy Ly tâm loại nước

Môi trường

Thu khoáng chất còn lại

- Nước

Thường nuôi trồng Spirulina trong các bể có mức nước sâu trung bình 10 cm Tính ra 1 ha mặt bể sản xuất Spirulina thường xuyên chứa 1000 m3 nước

Chất lượng nước có ý nghĩa quan trọng để đảm bảo độ sạch, nguồn nước

không bị nhiễm các loài Spirulina khác và các vi trùng gây bệnh Nước khoáng

trong lòng đất nếu là kiềm và giàu ion HCO

-3 là những nguồn nước có giá trị để

trồng Spirulina và nguồn nước khoáng này có chứa các nguyên tố khoáng khác rất cần cho Spirulina

- Môi trường dinh dưỡng

+ Nguồn cacbon: Sử dụng môi trường nuôi trồng Spirulina là nguồn

nước giàu bicacbonat Có thể sử dụng nhiều loại môi trường khác nhau Môi trường Zarrouk có thành phần

Trong quá trình nuôi, Spirulina sử dụng các chất dinh dưỡng trong môi

trường nên hàm lượng của chúng giảm xuống Vì vậy cần bổ sung kịp thời để

duy trì năng suất và phẩm chất của Spirulina

+ Môi trường hữu cơ: bột xương là nguồn cung cấp các muối photphat và canxi

- Độ pH:

Các môi trường nuôi Spirulina sau khi pha thường có pH 8,1 – 8,5 Nhưng

trong quá trình nuôi trồng pH ngày càng kiềm hơn, có thể lên đến 11 hoặc hơn

Để điều chỉnh pH nằm trong vùng tối ưu đối với sinh trưởng của Spirulina có thể

dùng biện pháp bổ sung đều đặn NaHCO3 và phun khí CO2 vào môi trường nuôi

- Bể nuôi Spirulina và phương pháp khuấy sục:

Các bể nuôi để nuôi Spirulina thường xây bằng gạch và xi măng hoặc bằng tấm chất dẻo Bể nuôi Spirulina đầu tiên do các nhà khoa học Viện dầu hoả Pháp

thiết kế Chọn các bể có bề mặt lớn nhưng không sâu nhằm vận chuyển khí CO2thành ion HCO3- và khuấy sục Spirulina nuôi ở Mêhicô được nuôi trong hồ Texcoco, là một hồ nước mặn giàu soda Ở Ấn Độ Spirulina được nuôi trong các

Việc khuấy sục môi trường có vai trò quan trọng trong nuôi trồng Spirulina vì làm cho tế bào Spirulina được tiếp xúc đều với ánh sáng, dịch Spirulina không bị

lắng xuống đáy bể, các chất dinh dưỡng được phân bố đều và nguồn CO2 được tế bào sử dụng tốt hơn

Hình 2.4: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp [44]

(a) Bể nuôi Spirulina tại Vĩnh Hảo (b) Bể nuôi Spirulina tại Ấn Độ - Nuôi trồng Spirulina công nghiệp

+ Nuôi trồng Spirulina trong phòng: Để đảm bảo cung cấp giống ban

đầu cho các bể ở ngoài Cần có Spirulina sinh trưởng tốt, màu lục, không bị vàng

do thiếu các chất dinh dưỡng và không bị nhiễm các loài khác

Hình 2.5 Nuôi Spirulina trong phòng thí nghiệm [41]

Giữ giống trên môi trường gốc chứa thạch nghiêng hoặc trên môi trường lỏng được chuẩn bị như sau: môi trường Zarrouk hoặc môi trường hỗn hợp của Viện nghiên cứu trung tâm công nghệ thực phẩm - Ấn Độ với thạch để cấy NaHCO3 và các chất dinh dưỡng còn lại được tiệt trùng riêng Hỗn hợp hai thứ trên theo tỉ lệ 1:1 Thạch (nồng độ cuối cùng là 2%) được tiệt trùng rồi thêm vào

hỗn hợp trên Dùng 1 – 2 giọt môi trường chứa Spirulina cấy lên thạch nghiêng

Giữ giống cũng có thể tiến hành trên môi trường lỏng chuẩn bị như trên nhưng không có thạch

Các ống thạch nghiêng hoặc các bình tam giác chứa môi trường lỏng giữ

giống Spirulina có thể cất giữ ở nơi có nhiệt độ mát <150C hoặc ở nhiệt độ 40

C nhưng cường độ ánh sáng phải thấp 300 – 500 lux sau 30 – 40 ngày thì cấy lại

Nhân giống chuẩn bị trồng ngoài trời Cho môi trường đã chuẩn bị vào bình

thuỷ tinh có thể tích từ 2 - 5 lít Lấy 10 ml dịch Spirulina hay lấy Spirulina từ 2

ống thạch nghiêng thêm vào mỗi bình trên Giữ các bình này dưới đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt hay ngoài trời được che bóng có cường độ ánh sáng khoảng 3 – 10 Klux Các bình trên mỗi ngày lắc vài lần Sau 8 – 10 ngày là có lượng

Spirulina để nhân ra bể ngoài trời

+ Nuôi trồng Spirulina ra bể: Dùng 20 lít Spirulina nhân giống trong

bình để nhân ra bể 20 m3 Các bể mới cấy Spirulina ra có mật độ loãng phải che bớt ánh sáng để ánh sáng còn lại khoảng 5000 lux Khi Spirulina trong bể đặc thì

không cần che nữa

Để không phải che bể lúc mới gieo Spirulina vào thì phải tiến hành cấy với

mật độ cao và khuấy sục để môi trường di chuyển với tốc độ 20 cm/giây Từ bể

này lại nhân Spirulina sang bể tiếp theo, cần nhân Spirulina vào bể sau khi mặt trời lặn để Spirulina thích nghi qua đêm trước khi quang hợp của ngày hôm sau

- Thu hoạch Spirulina:

Sau khi các bể đã nhân đủ Spirulina thì chúng sẽ sinh trưởng tăng sinh khối

và tăng mật độ Định kỳ khoảng 2 ngày hoặc hơn tuỳ theo tình trạng của các bể mà thu hoạch bớt và giữ lại mật độ không thấp hơn 0,6 – 0,8 g/l Mỗi lần thu

hoạch cần tiến hành bổ sung chất dinh dưỡng cho môi trường Cần bổ sung nước đến độ sâu đã quy định

Sau thời gian sinh trưởng từ 1 – 2 tháng do môi trường bị thay đổi vì các chất dinh dưỡng không còn giữ được cân bằng giữa các yếu tố dinh dưỡng như

ban đầu, mặt khác Spirulina tiết ra môi trường các chất kích thích sinh trưởng và các chất kìm hãm sinh trưởng nên năng suất và phẩm chất của Spirulina giảm dần, lúc đó phải thay môi trường và nhân Spirulina lại từ đầu

Tại hồ Texcoco ở Mêhicô Spirulina trồng diện tích lớn nên thu hoạch theo

quy mô công nghiệp, gồm các công đoạn: Làm đặc sơ bộ

Lọc bằng trọng lực và chân không Làm vỡ tế bào

Sấy khô Nghiền Đóng gói

Tại Vĩnh Hảo - Bình Thuận Spirulina sau thu hoạch sẽ được lọc qua vải sợi

bông và rửa sạch bằng máy rồi đem ly tâm tốc độ 800 vòng/phút loại bớt nước để thu sinh khối

Sấy khô: là công đoạn quan trọng và là khâu cuối cùng của quá trình sản

xuất Spirulina nói chung Spirulina có thành tế bào mỏng nên thuận lợi cho việc

sấy sẽ nhanh khô

Ấn độ đã tiến hành thử nghiệm nhiều phương pháp sấy khác nhau, trong đó phơi nắng cho thấy sản phẩm sau khi sấy đều tốt và đẹp

Tại Vĩnh Hảo, đã sử dụng phương pháp phơi khô ngoài nắng Buổi sáng thu hoạch và phơi khô suốt ngày Trong điều kiện không thuận lợi về thời tiết phải

phơi bổ sung ngày hôm sau Spirulina thu được theo phương pháp này còn 7 –

8% độ ẩm, sau đó đem nghiền thành bột và cất giữ lâu hàng năm mà vẫn không bị mốc

- Xử lý nước thải sau thu hoạch:

Sau mỗi lần lọc để thu hoạch, nước qua lọc cần cho lại vào bể để tiết kiệm

môi trường Lúc thay toàn bộ môi trường và nhân Spirulina lại từ đầu cần tận thu Spirulina còn lại trong môi trường đó

2.4 Thành phần dinh dưỡng và công dụng của Spirulina platensis

2.4.1 Thành phần dinh dưỡng [18,33]

Spirulina còn có tên thương mại là Arthrospira platensis mà được nuôi

trồng trên thế giới như một nguồn thực phẩm, chúng rất giàu dinh dưỡng Hiện nay được phổ biến như là thực phẩm bổ dưỡng tại US và Europe

Protein: 55% - 70%

Giàu các vitamin: vitamin A, B1, B2, B3, B6, B12, vitamin C, vitamin D, vitamin E, folate, vitamin K, biotin, axit pantothenic, beta carotene - tiền chất của vitamin A, inositol

Giàu các chất khoáng: Canxi, mangan, sắt, chromium, photpho, magiê, selen

Giàu các sắc tố: phycocyanin, chlorophyll, carotenoid và xanthophyll và các sắc tố khác

Các hợp chất hữu cơ: axit gamma linoleic, glycolipid, các polysaccharide Các axit amin: isoleucine, phenylalanine, leucine, threonine, lysine, tryptophan, methionine, valine, alanine, glycine, arginine, histidine, axit aspartic, proline, cystine, serine, axit glutamic, tyrosine

Đặc biệt chúng chứa nhiều axit amine không thay thế mà động vật không thể tự tổng hợp được

Vì vậy Spirulina được nuôi trồng rất phổ biến trên thế giới, được sử dụng

vào nhiều mục đích khác nhau: Y - Dược, mỹ phẩm, thực phẩm, nông nghiệp, thủy sản và được coi là thức ăn con người trong tương lai

2.4.2 Công dụng của vi khuẩn lam Spirulina platensis [34,35,36,37]

Protein chất lượng cao

Spirulina là một loại tảo đơn bào nhỏ dạng xoắn ốc, chứa protein cân bằng, hoàn chỉnh và nhiều chất dinh dưỡng có giá trị Spirulina chứa khoảng 70%

protein dễ tiêu, lượng protein này cao hơn bất kì loại thực phẩm nào khác

Ngoài ra thành phần của tảo Spirulina còn chứa 18/22 axit amin, tất cả

những axit amin cần thiết này tạo thành nguồn thực vật duy nhất hoàn chỉnh về

protein Hơn nữa, protein trong Spirulina dễ tiêu hóa hơn so với các nguồn thịt

Thực vậy, protein thịt bò được ước lượng chỉ dễ tiêu 20%, trong khi protein

Spirulina là 95% Spirulina không những là thực phẩm tuyệt vời giúp cơ thể dễ

dàng hấp thụ protein chất lượng cao mà còn chứa các men tự hỗ trợ quá trình tiêu

hóa

Chất giàu dinh dưỡng tự nhiên

Nguồn dinh dưỡng thực phẩm tự nhiên hoàn chỉnh được tìm thấy trong thực

phẩm này là Spirulina cho ta những điều lợi ích vô tận về sức khỏe, Spirulina có

lượng beta-carotene cao - tiền chất của vitamin A gấp 25 lần cà rốt, đây là chất chống oxy hóa mạnh, bảo vệ cơ thể khỏi những tổn hại cơ bản Không giống vitamin A tổng hợp và dầu gan cá, beta-carotene hoàn toàn không độc hại, thậm chí khi sử dụng với số lượng lớn

Spirulina giàu vitamin A dễ chuyển hóa, cần thiết cho mắt, làn da, răng,

móng, tóc, xương và một hệ thống miễn dịch tốt, bảo vệ cơ thể khỏe mạnh

Spirulina là một nguồn cung cấp vitamin B tuyệt vời, cụ thể là vitamin B12, quan trọng với người ăn chay, gấp 2 – 6 lần gan bò sống Thực phẩm dinh dưỡng này cũng chứa vitamin E, là nguồn sắt cao, chứa 14 chất khoáng tự nhiên và nhiều nguyên tố vi lượng

Siêu thực phẩm cho người ăn kiêng

Spirulina là một trong những thực phẩm giàu dinh dưỡng nhất, chứa ít chất béo và cholesterol Nhiều người nhận thấy rằng khi họ dùng Spirulina trước bữa

ăn sẽ làm giảm sự thèm ăn của họ, cho phép họ giảm nhu cầu ăn thêm thức ăn

nhưng vẫn không thấy đói, cách này thích hợp cho người ăn kiêng Đối với

những người suy dinh dưỡng, cần tăng trọng cách tốt nhất là bổ sung Spirulina

sau mỗi bữa ăn Chất dinh dưỡng sẽ được tích lũy lại, giúp người suy dinh dưỡng mau chóng phục hồi Loại siêu thực phẩm này có thể là một thành phần giá trị

của bất kì chương trình tăng hoặc giảm cân sức khỏe nào Spirulina cũng là

nguồn cung cấp carbohydrate phức hợp tuyệt vời, nó chứa glycogen và rhamnose, dễ được cơ thể hấp thu và biến đổi nhanh chóng thành năng lượng Thực phẩm dinh dưỡng protein cao, ít calo này cung cấp năng lượng chúng ta

cần mỗi ngày

Hỗ trợ miễn nhiễm tự nhiên

Spirulina chứa đựng nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự miễn nhiễm tối

ưu như GLA, beta-carotene và các carotenoid khác Lượng dầu chứa GLA gấp 3 lần so với dầu cây anh thảo Nghiên cứu đã tìm ra GLA giúp làm giảm bệnh huyết áp cao và giảm lượng cholesterol trong máu, làm dễ chịu các trường hợp viêm khớp, các cơn đau tiền kinh nguyệt, bệnh chàm và các bệnh khác về da

Spirulina được nghiên cứu rộng rãi nhằm công bố đặc tính tăng cường miễn nhiễm, các nghiên cứu cho thấy Spirulina có thể làm tăng mức độ kháng thể và

hoạt động đại thực bào, cả hai đều quan trọng đối với một hệ thống miễn nhiễm mạnh mẽ, nó cũng giúp cân bằng hoạt động hệ thống miễn nhiễm của bạn

Lọc và giải độc

Còn một lí do khiến Spirulina quan trọng vì chúng chứa diệp lục gấp nhiều

lần so với cỏ linh lăng hoặc lúa mì Chất diệp lục là sắc tố giúp thực vật có màu xanh và rất trong sạch, với nhiệm vụ là làm sạch hệ thống kim loại nặng và các độc tố khác trong cơ thể có hại cho sức khỏe Những năm qua, nhiều người mong

muốn làm thanh khiết cơ thể đã ăn kiêng định kì bằng Spirulina

2.5 Ứng dụng Spirulina platensis trong thực phẩm, xử lý môi trường y học

và mỹ phẩm [37,45]

2.5.1 Ứng dụng trong thực phẩm

Từ những năm 1970, ở Nhật Bản và ở Mỹ, tảo Spirulina đã được xem là một loại siêu thực phẩm Đến những năm 1990 vấn đề tiêu thụ Spirulina đã phát triển vượt bậc tại Trung Quốc, Ấn Độ, Châu Á, Bắc Mỹ làm cho Spirulina ngày

càng trở nên phổ biến

Hình 2.6 Các sản phẩm có bổ sung tảo [26]

Gần đây, trên thị trường Việt Nam xuất hiện nhiều chế phẩm bán ở cửa hàng thực phẩm, siêu thị hoặc cả trong nhà thuốc với thành phần và công dụng rất gần với thực phẩm dinh dưỡng và thuốc chữa bệnh Những chế phẩm đó là sản phẩm giao thoa giữa thực phẩm và thuốc - còn gọi là thực dược, dưỡng dược hay thực phẩm chức năng

Đặc biệt trong những tháng giữa năm 2005 tới nay, các chế phẩm chứa tảo

Spirulina đang bán trong nhóm sản phẩm nêu trên được khá nhiều người chú ý

Thực phẩm dinh dưỡng được dùng ở dạng nước uống, siro, yaourt, bột dinh dưỡng Có thể dùng tảo nguyên chất để uống hoặc trộn vào thức ăn như nấu

canh, làm bánh Một số nước còn có trà Spirulina Ở Đức, người ta đã bắt đầu

đưa tảo vào bia, gọi là bia xanh 1 người dùng 1 ngày 5g tảo là đủ các chất thiết yếu Cơ thể có thể hấp thụ mỗi ngày 30 – 45g Dùng thừa cũng vô hại Người bị bệnh nặng không ăn được có thể bơm tảo thẳng vào dạ dày là đủ các chất dinh dưỡng

2.5.2 Ứng dụng trong xử lí môi trường

Ở Việt Nam hiện nay, quy mô và mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải công nghiệp đang gia tăng với tốc độ đáng lo ngại Việc áp dụng các biện pháp hóa lý như đã nêu thường có giá thành cao, khiến nhiều hoạt động công nghiệp vẫn tiếp tục thải nước thải chứa kim loại nặng vào môi trường

Các điều tra cho thấy các nhà máy ô tô, sản xuất pin và ắc qui, nhà máy thuộc da, các xí nghiệp mạ thải nước thải chứa các kim loại nặng nguy hiểm như Ni, Cr, Fe, Hg, Cu, Pb Vì vậy nghiên cứu sử dụng vi tảo để loại trừ kim loại nặng trong nước thải công nghiệp ở nước ta là một hướng công nghệ đáng được quan tâm Tuy nhiên đây là một lĩnh vực còn rất mới mẻ ở Việt Nam Đã có một vài công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực này đạt được một số kết quả trong việc sử dụng chất hấp thu sinh học để xử lý ô nhiễm Cr, Ni, và Pb trong nước thải công nghiệp

Thử nghiệm cố định tế bào tảo Spirulina platensis trên các chất mang khác,

xây dựng được phương pháp cố định tế bào vi tảo trên các chất mang khác nhau như polyurethane, agar và carageenan Tế bào tảo sau khi cố định vẫn có khả năng hoạt động sống bình thường trong một thời gian dài Sự hấp thu kim loại nặng phụ thuộc trạng thái của tảo khi đói dinh dưỡng có khả năng hấp thu cao hơn

Như vậy triển vọng sử dụng sinh khối vi tảo sống hay chết, tự do hay cố định vào việc loại trừ kim loại nặng trong nước thải là to lớn

Trên cơ sở các thông tin đã nêu chúng ta có thể hình dung sơ đồ công nghệ xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải bằng cách sử dụng vi tảo như sau:

Nước thải sinh hoạt sau khi xử lý sinh học được tách bùn và dùng như là môi trường để nuôi cấy tảo, sinh khối được tách ra và đem đi xử lý nhiệt hoặc đem đi cố định trong chất mang, sau đó sinh khối này được sử dụng như chất hấp phụ sinh học để thu nhận kim loại nặng

Nước thải công nghiệp nặng có nồng độ kim loại cao và các chất độc sẽ được xử lý bằng các phương pháp hóa lý trước sau đó hoặc được trộn với nước thải sinh hoạt đã xử lý và tiến hành nuôi cấy các chủng tảo đã chọn lọc trong hồ nuôi tảo hoặc cho tiếp xúc với chất hấp thụ sinh học làm từ sinh khối vi tảo trong bể hay cột hấp phụ Sinh khối tảo sau khi thu hồi được xử lý theo chế độ xử lý bùn: phân giải yếm khí để tạo biogas hoặc làm khô rồi thiêu hủy nhiệt hoặc chôn lấp; còn nước thải sau xử lý sẽ thải vào nguồn tiếp nhận nước

Xử lý nhiệt

Môi trường nuôi cấy vi tảo Tách sinh khối

Thải vào nguồn tiếp nhận nước

Hấp phụ sinh học Nuôi cấy tảo

Cố định trong chất mang

Qua sơ đồ này chúng ta thấy việc sử dụng sinh khối vi tảo đã kết hợp xử lý cả nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng

Sử dụng sinh khối vi tảo để loại bỏ kim loại nặng là một hướng công nghệ có nhiều tiềm năng Tuy nhiên còn rất nhiều thách thức phải vượt qua để có thể hình thành và làm chủ được công nghệ này Cần có nhiều sự quan tâm hơn nữa của các khoa học cũng như các nhà quản lý đối với lĩnh vực nghiên cứu đang còn mới mẻ này

Trong các trường hợp khác, người ta xoa bóp thân thể với dược liệu là tảo, có tác dụng làm dịu làn da hoặc dùng cả trong việc mát xa mặt Chất chiết từ tảo lam được dùng làm chất tá dược bao viên thuốc, thuốc sủi hoặc thuốc viên nang

và cả những loại thuốc không tan trong dạ dày, chỉ phóng thích hoạt chất ở ruột non

Ngoài ra tảo lam còn được nghiên cứu làm thuốc cầm máu và sát trùng Sau sự kiện này hàng loạt tập đoàn dược phẩm thế giới đã nhảy vào phát triển tảo thành thuốc Hiện nay loài tảo này đã được trồng ở nhiều nước như Mỹ, Nhật, Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp, Nigiêria, Nam Phi, Kênya

2.5.4 Ứng dụng trong mỹ phẩm

Trong mỹ phẩm tảo lam làm phóng thích các hoạt chất tác động hiệu quả trong nước tắm, trong kem xoa mặt và toàn thân nhờ hàm lượng magie và kali cao, là thành trì giúp cơ thể chống lại các khối u xơ ở cơ bắp Chất chiết từ tảo còn được sử dụng trong một số sản phẩm như thuốc đắp, thuốc làm mặt nạ, kem hoặc để dùng tắm trong liệu pháp biển

Hình 2.8 Các sản phẩm từ tảo trong mỹ phẩm [39,40]

2.6 Kỹ thuật sản xuất nước giải khát 2.6.1 Khái niệm về nước giải khát:

Nước giải khát là nước uống đóng chai hoặc đồ uống được pha chế từ nước

với các chất có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp

2.6.2 Quy trình sản xuất nước giải khát:

Axit Citric

Nấu syrup

Làm nguội Lọc

Chất bảo quản, hương liệu

Thanh trùng

Sản phẩm Bài khí

Rót chai

Phá vỡ tế bào Spirulina

Ly tâm, lọc

Axit citric: dùng để điều chỉnh pH và tạo vị Ngoài ra còn có tác dụng như một chất xúc tác cho quá trình nghịch đảo đường tạo đường khử, tăng độ ngọt và chống sự kết tinh

2.6.2.2 Diễn giải quy trình công nghệ:

- Hoà tan đường: Đường trước khi đưa vào nước uống phải được hoà tan bằng hệ thống khuấy sục để tạo thành dung dịch syrup, nhiệt độ của dịch syrup từ 50 – 600C nấu trong thời gian 20 – 30 phút nhằm tránh hiện tượng lại đường

- Lọc syrup: Sử dụng lọc thô hoặc lọc tinh nhằm tách các tạp chất

- Phá vỡ tế bào Spirulina: Sinh khối Spirulina được phá vỡ bằng phương

pháp sốc nhiệt (PPVL) hoặc thẩm tích (PPKT) nhằm thu được lượng dịch chứa hàm lượng protein tối đa

- Phối trộn: Các thành phần sẽ được đưa vào phối trộn và bổ sung chất phụ gia, sử dụng thiết bị phối trộn cơ học, nhiệt độ trong quá trình phối trộn 50 – 600C

- Thanh trùng: Dung dịch được đưa vào thanh trùng ở nhiệt độ 500C trong thời gian 30 phút

- Bài khí: Hạn chế ảnh hưởng xấu đến sản phẩm trong quá trình bảo quản, làm tăng hiệu quả truyền nhiệt

- Rót chai: Sản phẩm sẽ được đưa vào máy rót chai, đóng nắp tự động.

2.6.3 Kỹ thuật sản xuất nước khoáng Vĩnh Hảo

Sơ đồ: Sản xuất nước khoáng Vĩnh Hảo

2.6.4 Kỹ thuật sản xuất nước tinh khiết

Nước tinh khiết được khai thác từ nguồn nước ngầm, đảm bảo độ tinh khiết nhờ được xử lý qua hệ thống thẩm thấu ngược và ozon Thanh trùng bằng tia cực tím

2.6.5 Kỹ thuật sản xuất rượu trái cây

Hỗn hợp trái cây được cho phối trộn với đường và ủ ở nhiệt độ bình thường Sau 10 – 15 ngày lên men tạo sản phẩm rượu

Bơm trực tiếp nước từ nguồn

Lọc tinh Chiết rút Chuyển vào nhà máy

Lọc thô

Chai

Khử trùng Súc rửa

Sấy

Đóng chai

Dán nhãn Thành phẩm Kiểm tra chất lượng

3.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguồn sinh khối vi khuẩn lam Spirulina platensis được sản xuất bởi sản

phẩm thương mại của Công ty Vĩnh Hảo

3.3 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Vi khuẩn lam Spirulina Platensis

- Đối tượng thử nghiệm: Nước khoáng, nước tinh khiết - Aquafina, rượu trái cây

3.4 Vật liệu 3.4.1 Thiết bị

- Máy cất đạm - Ống chuẩn độ - Lò nung - Lò siêu âm - Tủ hút - Tủ sấy

- Nồi hấp khử trùng - Máy đo OD - Cân điện tử - Máy lắc