giờ, M4: sinh khối chủng PQ6 thu ở thời điểm 168 giờ; M5: sinh khối chủng PQ6 thu ở thời điểm
168 giờ, để ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ; KLK: khối lượng khô
Kết quả chỉ ra trên bảng 3.7 cho thấy, mặc dù lượng lipit và sinh khối khô thu được khi nuôi trồng chủng PQ6 ở bình lên men 30 lít ở các thời điểm nuôi cấy 96-168 giờ đều cao hơn hệ thống 5 và 10 lít nhưng do hàm lượng DHA so với axít béo tổng số thấp hơn nên sản lượng DHA tính trên một đơn vị thể tích trong bình lên men 30 lít là thấp hơn. Khi kéo dài thời gian nuôi cấy cũng như bảo quản dịch nuôi sau nuôi trồng đều làm tăng hàm lượng DHA tuy nhiên nếu kéo dài thời gian nuôi cấy lên 168 giờ và để dịch nuôi ở nhiệt độ phòng trong 2 ngày thì hàm lượng lipit trong sinh khối giảm đi đáng kể. Và thời gian phù hợp cho việc thu hoạch sinh khối đảm bảo hàm lượng lipit và DHA trong trường hợp này là kéo dài thời gian nuôi cấy lên 168 giờ. Sản lượng DHA đạt 4,58 g/l thấp hơn một nửa và một phần ba so với hệ thống 5 và 10 lít. Tuy nhiên, trong điều kiện của Việt Nam thì việc nuôi trồng tảo trong những hệ thống lên men tự tạo cho phép nhân nuôi sinh khối một cách chủ động, dễ dàng và không cần đòi hỏi nhân công có trình độ cao cho việc vận hành. Việc tìm các điều kiện khác nhằm nâng cao sản lượng DHA khi nuôi ở hệ thống bình lên men tự tạo cần được tiếp tục nghiên cứu.
Như vậy, khi nuôi trồng chủng PQ6 trong bình lên men 30 lít, cần kéo dài thời gian nuôi trồng đến 168 giờ. Lúc này, lượng sinh khối khô, hàm lượng lipit và sản lượng DHA đạt được tương ứng là 29,87±2,14 g/l; 55,60±1,08 % và 4,58 g/l.
3.2.3. Xây dựng quy trình nuôi trồng chủng PQ6 trong bình lên men 30 lít tự tạo
Dựa trên những số liệu thu được qua các lần lên men thử nghiệm, quy trình nuôi trồng chủng PQ6 trong hệ thống bình lên men 30 lít tự tạo đã được xây dựng (Hình 3.18).
Quy trình này gồm các bước:
Nhân giống cấp I
Chủng PQ6 sạch khuẩn được lưu giữ trên môi trường thạch GPY, và được cấy chuyển với tần xuất 1 tháng/lần. Các khuẩn lạc mọc trên thạch sau khi cấy chuyển được 5-7 ngày được cấy vào bình tam giác 1000 ml chứa 350 ml môi trường M1 (3% glucose, 1% cao nấm men tinh khiết, 17,5 g/l muối biển nhân tạo), lắc ở 200 vòng/phút, 28oC trong 96 giờ cho đến khi mật độ giống gốc trong bình tam giác đạt được 25-30 x 106 tế bào/ml.
Hình 3.18. Sơ đồ quy trình nuôi theo mẻ chủng PQ6 trong bình lên men 30 lít
Chủng PQ6 giữ trên đĩa thạch GPY, ở 28oC
To phòng, 168giờ
sục không khí qua cột lọc khuấy 300-400 vòng/phút
Sinh khối tảo Thu hoạch
Môi trường Lên men theo mẻ
trong bình 30 lít
28oC, 200 v/p, 4 ngày Nhân giống cấp 1
- 350 ml môi trường M1: 3% glucose, 1% cao nấm men, 17,5 g/l
muối biển nhân tạo;
- 350 ml giống cấp I
- Mật độ ban đầu: 1,5-2,0 x 106 tế bào/ml -15 lít môi trường M12: 9% glucose, 1% -15 lít môi trường M12: 9% glucose, 1%
cao nấm men, 17,5 g/l muối biển nhân tạo; dầu ăn 50 ml
Lên men
Chuẩn bị bình lên men: Bình lên men được rửa sạch, khử trùng ở 121oC trong 30 phút. Chuẩn bị 15 lít môi trường M12 (9% glucose, 1% cao nấm men công nghiệp, 17,5 g/l muối biển nhân tạo, có nồng độ muối tương đương là 1,5% NaCl), bổ sung thêm dầu ăn 30 ml để làm chất chống tạo bọt. Khử trùng ở 121oC trong 30 phút. Bình lên men sau khi khử trùng được ngâm trong nước lạnh để làm mát cho đến nhiệt độ phòng.
Tiếp giống và lên men: Quá trình tiếp giống được tiến hành trong box vô trùng. Sử dụng xi lanh đã được vô trùng, nối vào ống dẫn giống bằng silicon. Giống từ bình tam giác được chuyển qua xi lanh vào bình lên men. Một đầu của màng lọc khí được nối với đầu dây dẫn silicon thông với bình lên men, một đầu nối với cột lọc khí. Lắp mô tơ vào phía trên đỉnh bình lên men để vận hành cánh khuấy với tốc độ khuấy 300-400 vòng/phút. Nhiệt độ lên men được duy trì ở nhiệt độ phòng. Khi nhiệt độ phòng quá cao, quá trình giảm nhiệt được thực hiện bằng cách đưa bình lên men vào xô nước làm mát và sử dụng đá khô. pH môi trường được giữ nguyên. Bình lên men được duy trì trong 96 giờ.
Thu hoạch tảo
Sau khi quá trình lên men kết thúc, tắt hệ thống thổi khí và khuấy. Dịch nuôi được chuyển ra xô và tiến hành ly tâm ngay trong ngày để đảm bảo hàm lượng lipit và thành phần axít béo không bị thay đổi. Tế bào được tách ra khỏi dịch lên men bằng li tâm ở 4000 vòng/phút trong 10 phút. Sinh khối tảo được bảo quản ở 4oC đến -20oC. Hình minh họa cho quá trình nuôi trồng và thu hoạch chủng PQ6 được trình bày ở phụ lục 2.
Sử dụng quy trình như đã mô tả ở trên, chủng PQ6 khi nuôi ở bình lên men 30 lít đạt 29,87±2,14 g khô/l với hàm lượng lipít đạt 55,60%±1,08% KLK sau 168 giờ nuôi.
3.2.4. Phân tích thành phần dinh dưỡng sinh khối vi tảo thu được
Sinh khối tươi chủng PQ6 thu được sau quá trình lên men ngoài hàm lượng lipit, thành phần và hàm lượng các axít béo quan trọng như DHA, DPA, các thành phần dinh dưỡng và kim loại nặng cũng đã được phân tích (Bảng 3.8).
Bảng 3.8. Thành phần dinh dưỡng, và kim loại nặng trong sinh khối chủng
PQ6 (% KLK)
Chỉ tiêu Hàm lượng Chỉ tiêu Hàm lượng
Ẩm (1050C) (%) 11,98 K (%) 0,83 PTS (%) 0,09 Na (%) (mg/kg) 167,18 NTS (%) 0,56 Mg (%) 0,12 Pr tổng số (%) 14,55 Ca (mg/kg) 8,95 Xơ (%) 0,52 Zn (mg/kg) 1,68 Lipit (%) 55,60 Fe (mg/kg) 43,68 Carbon hydrate (%) 17,78 Cu (mg/kg) 0,39 Tro (550oC) (%) 2,08 Cr (mg/kg) 0,07 Mn (mg/kg) 0,25 Sr (mg/kg) 0,04 Co (mg/kg) 0,64 Pb (mg/kg) <0,01 Mo (mg/kg) 0,12 Cd (mg/kg) <0,01 B (mg/kg) 0,50 As (mg/kg) <0,01 I (mg/kg) 278,32 Hg (mg/kg) <0,01
Có thể thấy rằng mặc dù sinh khối khô của chủng PQ6 có chứa hàm lượng protein và carbon hydrate ở mức trung bình (14,55 và 17,78 % KLK) nhưng lại giàu lipit (55,60% KLK) và các khoáng đa, vi lượng. Ngoài ra, hàm lượng một số kim loại nặng như Pb, Cd, As, Hg ở mức thấp, nằm trong ngưỡng cho phép sử dụng làm thực phẩm theo quy định của Bộ Y tế về giới hạn ô nhiễm hóa học trong thực phẩm (2011).
3.3. Bước đầu sử dụng sinh khối chủng PQ6 trong sản xuất viên thực phẩm chức năng và nuôi trồng thủy sản chức năng và nuôi trồng thủy sản
Hiện nay, nhu cầu thực tế về các sản phẩm chức năng giúp cải thiện về sức khỏe, trí tuệ ngày một tăng trong khi các sản phẩm trong nước hiện có hầu hết lại nhập ngoại. Bên cạnh đó, nuôi trồng thủy sản thực tế cũng đang cần những nguồn thức ăn trong nước tự sản xuất đảm bảo chất lượng để dần thay thế các sản phẩm nhập ngoại và có thể hỗ trợ các loại thức ăn truyền thống lâu đời. Vì vậy, thực phẩm chức năng và nuôi trồng thủy sản là lĩnh vực rất tiềm năng để có thể đưa sinh khối chủng PQ6 vào ứng dụng.
3.3.1. Sản xuất viên Algal Omega- 3 từ sinh khối khô chủng PQ6
3.3.1.1. Quy trình tạo viên Algal Omega-3
Sinh khối tảo tươi bảo quản ở -20oC được rã đông hoàn toàn và pha loãng trong nước cất để tạo dạng dung dịch với hàm lượng chất rắn khoảng 20%. Do sinh khối chủng PQ6 có hàm lượng lipit và các axít béo không bão hòa cao, khả năng bay hơi tự nhiên thấp, bột tảo sau khi sấy lại có khả năng hút ẩm cao nên phương pháp sấy phun khô được lựa chọn để tạo nguyên liệu sản xuất viên thực phẩm chức năng. Quá trình sấy diễn ra trong thời gian rất ngắn (chỉ vài giây) nên nguyên liệu không bị sấy nóng quá mức và sinh khối tảo vẫn giữ được hầu hết các đặc tính tự nhiên của nó (Phụ lục 3).
Sinh khối tảo khô được trộn với vitamin B1, B6 để hàm lượng cuối cùng đạt 10 mg/viên tạo thành dạng cốm khô. Hỗn hợp này sau đó được trộn tiếp với lượng vừa đủ Talc và Mg Stearat (g) được cốm. Sau khi phối trộn cốm với tá dược, nguyên liệu này được đóng thành viên nang với khối lượng nhất định (sai số cho phép 500 ± 10% mg/viên). Viên nang mềm hình số 0, màu xanh-xanh được đóng trong lọ thuỷ tinh màu tối với số lượng 60 viên/lọ (Phụ lục 4). Số lượng viên Algal Omega-3 tạo được là 14.000. Quá trình đóng viên Algal Omega-3 được tiến hành tại Công ty CP Dược phẩm Traphaco – một công ty đạt tiêu chuẩn GMP-WHO.
Quy trình sản xuất viên Algal Omega-3 được trình bày trên hình 3.19. Sau quá trình sản xuất thành phần dinh dưỡng, chỉ tiêu lý hoá, vi sinh, hàm lượng kim
loại nặng cũng như thành phần các axít béo của viên Algal Omega-3 đã được kiểm tra lại tại Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 1 thuộc Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng, Bộ Khoa học và Công nghệ. Kết quả được chỉ ra trên bảng 3.9 và 3.10.
Kết quả chỉ ra trên bảng 3.9 cho thấy, viên Algal Omega-3 có hàm lượng protein chiếm 15,48%, lipít chiếm 34,85%, carbon hydrate - 25,58%; các nguyên tố đa lượng như K, Mg, Ca, Fe và Na chiếm hàm lượng rất cao, tương ứng là 2644,84; 4551,18; 1145,52; 61,12; 40,93 mg/kg.
Bảng 3.9. Thành phần dinh dưỡng của viên Algal Omega-3 (% KLK)
Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Kết quả
Protein % 15,48 Mo mg/kg < 0,03
N tổng số % 2,48 Bo mg/kg 4,67
Hình 3.19. Quy trình tạo viên Algal Omega-3 từ sinh khối chủng PQ6
Sinh khối tảo tươi bảo quản ở -20oC
Nhiệt độ phòng
Rã đông và pha loãng