31
Năm 1974, DIC – một tập đoàn hóa chất lớn của Nhật Bản đã bắt đầu tập trung nghiên cứu tảo Spirulina. Đây là tập đoàn đầu tiên đã thành công trong việc nuôi trồng Spirulinaở qui mô công nghiệp và thương mại hóa tảo Spirulina trên thế giới [35]. Ngày nay, với 3 trang trại nuôi trồng tại Mỹ, Trung Quốc và Thái Lan, tập đoàn DIC đã nuôi trồng và sản xuất tảo Spirulina với sản lượng hàng năm lên đến 900 tấn. Năm 1979, tại Mỹ, tập đoàn Earthrise cũng đã nghiên cứu và đưa Spirulina
đến với thị trường thực phẩm thiên nhiên. Sau đó, vào năm 1982, Earthrise xây dựng trang trại nuôi trồng Spirulina đầu tiên tại Mỹ. Cho đến nay đây là trang trại nuôi trồng Spirulina lớn nhất trên thế giới [86].
Không chỉ được biết đến như một nguồn thực phẩm chức năng trên thế giới, khả năng xử lý môi trường của tảo lam Spirulina đã được nghiên cứu tại nhiều nước. Năm 2000, tại Malaysia, Spirulina được ứng dụng trong xử lý nước thải từ nhà máy sản xuất dầu cọ [57]. Năm 2003, tại Thái Lan, khả năng làm sạch nước thải ao nuôi tôm của Spirulina cũng đã được chứng minh [32]. Tại Nhật Bản, cùng với chủng vi khuẩn tía Rhodobacter sphaeroides và một chủng Chlorella sorokiniana,
tảo lam Spirulina cũng được nghiên cứu để ứng dụng trong xử lý nước thải giàu hàm lượng hữu cơ. Hiện nay, việc áp dụng kỹ thuật ADN tái tổ hợp và công nghệ gen để chuyển gen vào tảo Spirulinađang được tiến hành ở Nhật Bản nhằm tạo ra những chủng giống tảo có đặc tính mong muốn là một hướng đầy triển vọng trong việc sử dụng tảo này trong xử lý một số loại nước thải [53]. Các nhà khoa học tại Mehico đã nghiên cứu sử dụng Spirulina để loại bỏ NH4+ và PO43- trong nước thải chăn nuôi lợn có hiệu quả [55]. Năm 2010, Spirulina cũng được các nhà khoa học Tây Ban Nha chứng minh có khả năng xử lý nước thải ô nhiễm nitơ và photpho một cách có hiệu quả [34].
Ngoài ra, cũng có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng sử dụng tảo lam
Spirulina loại bỏ một số kim loại nặng trong nước thải. Năm 2006, công trình nghiên cứu tại Trường Đại học Goana, Italia về khả năng của tảo lam Spirulina
trong việc loại bỏ đồng trong nước thải cũng đã được công bố [62]. Năm 2007, Trường Đại học Iowa, Mỹ cũng đã công bố khả năng hấp thụ thủy ngân của chủng
32
Spirulina platensis [28]. Spirulina cũng được chứng minh có hiệu suất hấp thụ cadimi trong nước rất tốt [60, 51].
1.4.3.2 Tình hình nghiên cứu tảo lam Spirulina tại Việt Nam
Từ cuối những năm 1970, tảo Spirulinađược sản xuất đại trà ở một số nước như Mỹ, Nhật Bản, Mêhicô, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Đài Loan, Cuba và Việt Nam.
Ở nước ta, tảo Spirulina được nhập nội từ Pháp năm 1972. Nó đã trở thành một đối tượng nghiên cứu sinh lý, sinh hoá, tại Viện Sinh Vật học (nay là Viện Công nghệ Sinh học) do cố Giáo sư Nguyễn Hữu Thước chủ trì. Những nghiên cứu về tác động của ánh sáng, nhiệt độ, pH đã cho phép đẩy nhanh quá trình thích ứng của tảo này với điều kiện khí hậu của Việt Nam. Một môi trường dinh dưỡng rẻ tiền, thích hợp cho tảo này cũng đã được đưa ra dựa trên những nghiên cứu về tác động của các nguyên tố khoáng lên sinh trưởng và quang hợp của tảo Spirulina. Sử dụng các môi trường này tảo Spirulina đã được đưa vào nuôi trồng thử nghiệm đại trà tại Hà Nội, Bình Thuận, Bến Tre, Thành phố Hồ Chí Minh với một kỹ thuật bổ sung môi trường trong nuôi trồng đại trà đã được thiết lập [10]. Trong khoảng thời gian 1981 – 1985, nuôi trồng Spirulina ở quy mô lớn tại suối nước khoáng Vĩnh Hảo giàu bicacbonat và các chất khoáng khác, có nhiệt độ cao, gió và ánh sáng quanh năm đã được tiến hành với quy mô ban đầu là 60 bể (mỗi bể 45m3) với năng suất 8 – 10g khô/m2/ngày. Cũng trong thời gian này, hàng loạt nghiên cứu ứng dụng sinh khối Spirulina cho gia cầm, cá, vịt, ong, tằm cũng đã được thực hiện.
Vào đầu thời điểm những năm 1980s, ở Thuận Hải hai sản phẩm Spirulina - “Linavina” và “Lactogyl” đã có mặt trên thị trường được dùng làm thuốc bổ dưỡng. Các bệnh viện Thống Nhất, Bệnh viện phụ sản Từ Dũ, Bệnh viện tỉnh Thuận Hải, Trung tâm dinh dưỡng trẻ em thành phố Hồ Chí Minh cũng tiến hành thử nghiệm sử dụng sinh khối Spirulina trong phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ em và người già [11, 21]. Trong giai đoạn 1986 – 1990, diện tích nuôi trồng Spirulina ở Thuận Hải
33
được nâng lên 5000m2 với sản lượng đạt được 6 tấn khô/ năm, giá bán 10 – 12 USD/ 1kg.
Những nghiên cứu sâu về nguồn cacbon và công nghệ sử dụng CO2 trực tiếp (không qua phối trộn khí) đã được thử nghiệm thành công tại hai cơ sở nuôi trồng tảo này ở Bến Tre và Đồng Nai. Hàng loạt công trình nghiên cứu nhằm đánh giá tổng quát hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học của Spirulina cũng đã được các nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu. Nhằm tận dụng nguồn nước biển, nước lợ cho khả năng sản xuất Spirulina trong tương lai nên những nghiên cứu về khả năng chống chịu muối NaCl của tảo này cũng đã được nghiên cứu. Khả năng sử dụng nước khoáng Đắc Min (tỉnh Đắc Lắc) để sản xuất đại trà tảo Spirulina với công nghệ thích hợp cũng đã được quan tâm nghiên cứu trong giai đoạn này [7]. Một quy trình công nghệ tách chiết sắc tố lam từ Spirulina để ứng dụng cho bệnh nhân ung thư và tai, mũi, họng cũng đã được hoàn chỉnh. Chế phẩm “Phycobleu” đã được trường Đại học Y khoa Hà Nội thửđộc tính và dùng thử nghiệm cho bệnh nhân tại Viện Tai Mũi Họng Hà Nội [21].
Sinh khối của tảo lam Spirulina dùng để tách chiết các chất có hoạt tính sinh học có giá trị dinh dưỡng làm thực phẩm chức năng cho người và động vật, nguồn phân bón sinh học và vai trò của nó trong xử lý môi trường cũng đã được đi sâu nghiên cứu [7]. Khả năng nuôi trồng tạp dưỡng, ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ (như glucose, fructose, galactose, saccarose, L-arginine, axetat natri) lên sự sinh trưởng của tảo lam S. platensis cũng như quang hợp và sinh trưởng của tảo này trong điều kiện thiếu nitơ, phốtpho và kali đều đã được nghiên cứu. Các kết quả thu được cho thấy các điều kiện nêu trên đã ảnh hưởng rất rõ rệt lên tốc độ quang hợp, sinh trưởng cũng như hàm lượng sắc tố của S. platensis [26]. Các nguồn phế thải hữu cơ như rỉđường, nước thải ươm tơ, phế thải công nghiệp rượu bia cũng đã được thử nghiệm để nuôi thu sinh khối tảo này [23]. Hướng nghiên cứu này có triển vọng rất to lớn vì vừa bảo đảm làm sạch môi trường vừa hạ giá thành sản phẩm, đồng thời rất có ý nghĩa về mặt sinh thái môi trường. Tất nhiên, vấn đề về kỹ thuật và công nghệ của hướng nghiên cứu này cần được tiếp tục nghiên cứu.
34
Ngoài ra, hoạt tính sinh lý của dịch tảo S. platensis lên sinh trưởng của lúa ở giai đoạn nảy mầm, lên sự ra rễ của cành giâm Đậu xanh và Đậu cô ve cũng đã được nghiên cứu [3]. Nghiên cứu dịch chiết phycoxianin từ tảo lam S. platensis và ứng dụng của nó trên chuột thuần chủng BAL/C để hạn chế sự phát triển tế bào ung thư của mô liên kết180 khoảng 70-80% đã được công bố [14].
Ứng dụng của vi tảo trong sản xuất thức ăn cho ấu trùng một số loài tôm cũng đã được nghiên cứu với chất lượng luôn ổn định, giá thành của chế phẩm có thể chấp nhận được [10].
Triển vọng sử dụng nước biển và nước lợ cho nuôi trồng đại trà Spirulina ở
nước ta trong tương lai cũng đã được đề cập thông qua các nghiên cứu sử dụng nguồn nước biển để nuôi trồng tảo này cũng nhưảnh hưởng của các nồng độ NaCl khác nhau lên các đặc điểm sinh lý, sinh hoá của tảo lam Spirulina cũng đã được tiến hành nghiên cứu [4]. Nghiên cứu các phương pháp chuyển gien trên đối tượng tảo Spirulina để tiến tới áp dụng thành công kỹ thuật ADN tái tổ hợp trong việc tạo ra dược các chủng tảo lam có những đặc tính mong muốn cũng đã được công bố [5, 20].
Nghiên cứu tảo lam Spirulina của Nguyễn Thị Kim Hưng (Trung tâm Dinh dưỡng trẻ em 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" đã đạt giải nhì trong hội thi sáng tạo kĩ thuật cấp thành phố năm 1998. Năm 2009, tại Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc, đề tài “Nghiên cứu nuôi Spirulina platensis bằng phương pháp kín sạch thành thức uống dùng tươi có giá trị dinh dưỡng và chức năng” của Lê Chiến Phương (Viện Sinh học Nhiệt đới TP.Hồ Chí Minh) cũng đã được công bố.
Năm 2008, công ty Cổ phần hỗ trợ và phát triển công nghệ DETECH cũng đã phối hợp cùng các nhà khoa học của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam sản xuất thành công 5 sản phẩm từ tảo Spirulina là Spir@. Loại sản phẩm này đã được Cục An toàn vệ sinh thực phẩm - Bộ Y tế cấp phép lưu hành trên thị trường [89]. Sinh khối của tảo lam Spirulina không chỉ được nghiên cứu dùng để tách chiết các chất có hoạt tính sinh học có giá trị dinh dưỡng làm thực phẩm chức năng
35
cho con người và động vật mà vai trò quan trọng trong xử lý môi trường của tảo lam Spirulina cũng được đi sâu nghiên cứu. Tảo lam Spirulina đã được sử dụng trong xử lý nước thải giàu amoni từ một số nguồn phân hoá học trong trồng trọt ở Việt Nam để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm giá thành sản phẩm từ
Spirulina [14]. Ngoài ra, các thử nghiệm nuôi trồng tảo này bằng nguồn nước thải ươm tơ tằm, nước thải của nhà máy phân đạm, nước thải từ hầm biogas….đã được triển khai, ngay cả các nguồn phế thải hữu cơ như rỉ đường, phế thải công nghiệp rượu bia cũng đã được thử nghiệm để nuôi trồng và thu sinh khối tảo này [23]. Nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ tảo Spirulinađã được thành lập với công nghệ nuôi tảo trên các bể nông xây bằng xi măng sử dụng khí CO2 của công nghệ tạo nguồn cacbon, nguồn CO2 trực tiếp lấy từ các nhà máy bia, cồn, rượu…nén hóa lỏng vào bình chứa. Đó là các cơ sở như Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát, Suối Nghệ (Đồng Nai), Đắc Min (Đắc Lắc) [89].
Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ở Việt Nam nói chung và đặc biệt môi trường xung quanh các làng nghề truyền thống nói riêng đang bị ô nhiễm ở mức báo động, việc sử dụng VSV và vi tảo lam Spirulina để xử lý môi trường là hoàn toàn có thể áp dụng được, có tính khả thi cao [5]. Tuy nhiên, giá thành xử lý sẽ cao do chi phí cho các thiết bị để lắp đặt, xây dựng hệ thống các bể xử lý nước thải lớn….Trong bối cảnh trên, nếu chúng ta tạo chọn được các chủng tảo lam Spirulina
có khả năng tổng hợp cao các chất có hoạt tính sinh học (như chất dẻo sinh học) bằng các tác nhân vật lý như UV, tia phóng xạ có liều thấp, các chất gây đột biến nhân tạo cũng như các kỹ thuật di truyền và sau đó sử dụng chính các chủng tảo này để xử lý nước thải, đồng thời thu sinh khối tảo để khai thác các chất có hoạt tính sinh học là một hướng đi đúng, có tính khả thi cao. Việc kết hợp xử lý nước thải của các làng nghề truyền thống giàu tinh bột bằng VSV và tảo lam Spirulina
kết hợp với việc tách chiết các chất có hoạt tính sinh học như chất dẻo sinh học từ sinh khối tảo sẽ làm giảm giá thành xử lý, có tính khả thi cao và có ý nghĩa cả về mặt khoa học và thực tiễn.