Vi tảo trong công nghệ sản xuất thực phẩm, dược phẩm, xử lý CO2 và sản xuất năng lượng pdf

Khai thác tảo spirulina trong tự nhiênKhai thác tảo spirulina tự nhiên ở Mỹ Khai thác tảo spirulina tự nhiên ở Châu Phi... Giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina là nguồn thực ph

Vi tảo trong công nghệ sản xuất thực phẩm, dược phẩm, xử lý

PGS.TS Dương Thanh Liêm Bộ môn Dinh dưỡng & thức ăn Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM

TP Hồ Chí Minh

Hệ thống sản xuất vi tảo (Microalga) trên Thế giới

Nuôi trong bể

Nuôi trong tấm lá nhân tạo plastic

Nuôi trong cácống quang hợp

http://www.abc.net.au/science/news/stories/2007/2064607.htm

Tảo xoắn Spirulina, thực phẩm đa chức năng,

một loại “dưỡng- dược” quí giá

Phân loại và tên khoa học

 Lãnh giới ( domain ): Bacteria (vi khuẩn)

 Ngành (phylum): Cyanobacteria

 Lớp (class): Chroobacteria

 Bộ (ordo): Osillatoriales

 Họ (familia): Phormidiaceae

 Chi (genus): Arthrospira

 Các loài: A maxima ; A platensis

 Tên gọi thông thường: Tảo xoắn Spirulina (S maxima , S platensis)

Cyanobacteria và sự hiểu biết về quá khứ của hành tinh xanh

Tảo spirulina là loài vi khuẩn quang hợp cổ xưa,

có cách đây trên 3,5 tỷ năm

Đặc điểm nổi trội của Spirulina

 Tảo có màu xanh dương – lá cây.

 Đơn bào, kết nối thành hình xoắn lò

xo

 Hàm lượng protein rất cao 65-71%

trong chất khô.

 Có chứa tất cả các acid amin thiết

Những hồ nước có pH kiềm thích hợp cho tảo phát

triển, là thức ăn tự nhiên cho sếu đầu đỏ

Sếu đầu đỏ (Hồng hạt)

 Sếu đầu đỏ (hồng hạt) có khả năng

ăn tảo spirulina nhờ vào cấu tạo đặc biệt của mỏ, có khả năng lọc nước, giữ tảo lại trong miệng

http://www.thewildones.org/Animals/flamingo.html

Tảo xoắn Cyanobacteria như là nguồn thực phẩm

Hồng hạt ăn tảo Spirulina

trên các hồ nước có tính kiềm ở Nakuru, và Kenya

* Spirulina chứa 70% protein trong vật chất khô

* Spirulina sinh trưởng rất nhanh trong những hồ nước có muối và

kiềm trong môi trường khô, nhiều ánh sáng.

* Dân địa phương ở gần hồ Chad (châu Phi) và hồ Texcoco

(Mexico) có truyền thống sử dụng tảo Spirulina như là thực phẩm.

* Spirulina sau này được phát triển sản xuất thương mại ở

Thu hoạch tảo ở Mexico từ

trước thế kỷ thứ 16

 Ở Mexico, tảo Spirulina

đã được những người

thổ dân Aztec vùng hồ

Texcoco thu hoạch và

phơi khô để làm món

ăn “Tecuilat” từ trước

thế kỷ thứ 16.

 Người Tây ban nha đến

Mexico, họ sớm biết

được điều này

Kỹ thuật chế biến tảo cổ xưa

 Người Kanembu chế biến tảo, làm bánh Dihé (2)

Dạng tảo tiêu thụ truyền thống

 Người Kanembu sử dụng bánh tảo

Dihé dập vỡ trộn với sốt cà chua và

ớt, hạt kê, đậu, cá hoặc thịt làm món

ăn truyền thống của họ.

 Tảo cũng được làm thành viên như

viên thuốc để bổ sung dinh dưỡng.

 Spirulina cũng còn được sử dụng làm thức ăn nuôi thú vật kiểng

Thu hoạch tảo tự nhiên từ vùng hồ và mua bán tảo

Khai thác tảo spirulina trong tự nhiên

Khai thác tảo spirulina tự nhiên ở Mỹ Khai thác tảo spirulina tự nhiên ở Châu Phi

Spirulina, thực phẩm có một không hai

 Con người biết nuôi dưỡng

và sử dụng tảo trước đây

khoảng 600 năm.

 Lượng protein trong tảo rất

cao, hơn cả thịt cá

trích

 Mỗi mẫu Anh (acre = 0,4 ha)

nuôi tảo có thể sản xuất 10

tấn protein (Nếu sản xuất lúa

mì chỉ đạt được 0.16 tấn

Hiệu quả sinh học của sản xuất,

thu hoạch tảo Spirulina

 Spirulina có thể sản xuất thu hoạch liên tực trên những hồ nước cạn.

 Nếu nói về năng suất, thì Spirulina có thể tạo lượng sinh khối (biomass) gấp đôi trong

2 - 5 ngày, năng suất sản xuất protein của nó cao hơn 20 lần so với đậu nành cũng

trên cùng diện tích như thế, và cao gấp 40 lần so với bắp, gấp 400 lần so với sản xuất thịt bò (2)

Trạng thái vật lý và thành phần các chất dinh dưỡng cơ bản trong tảo Spirulina

Chỉ tiêu cảm

quan Trạng thái vật lý Thành phần hóa học %Thành phần 100% Spirulina Protein 55 - 70 %Trạng thái Bột mịn Carbohydrate 15 - 25 %Màu Xanh dương lá cây Chất béo (Lipids) 06 - 08 %Mùi vị Giống tảo biển Khoáng (Ash) 07 - 13 %Mật độ khối 0.35-0.60 kg/lít Độ ẩm 03 - 07 %Kích thước hạt Xuyên qua mắt lưới 64 Xơ 08 - 10 %

Thành phần Acid Amin trong tảo Spirulina

1 Acid Amin thiết yếu

Acid amin Trong 10g % tổng số Acid amin Trong 10g %tổng số

2 Acid amin không thiết yếu

Acid amin trong 10g %tổng số Acid amin trong 10g %tổng số

3.Tổng số Acid Amin: 6.2 gram trong 10 gram

Chất dinh dưỡng thực vật tự nhiên (trong 10 grams / % total)

Chất dinh dưỡng Thành phần trong 10g % SpirulinaGamma-Linolenic Acid Acid béo thiết yếu 130 mg 1.3 %

Sulfolipids Glycolipid 10 mg 0.1 %

Polysaccharides Carbohydrate, đường 460 mg 4.6 %

Hàm lượng sắc tố tự nhiên trong 10 gram (per 10 grams / % total)

Các sắc tố Màu Trong 10g % trong spirulinaPhycocyanin Xanh dương 1400 mg 14 %

Chlorophyll Xanh lá cây 100 mg 1.0 %

Carotenoids Vàng cam 47 mg 47%

Giá trị dinh dưỡng của tảo

 Spirulina là nguồn thực phẩm có một không hai với hàm lượng protein cao trên 60%

 Spirulina cũng là nguồn thực phẩm có hàm lượng

beta-carotene cao nhất (cao gấp 25 lần so với carrot tươi)

 Spirulina có nhiều vitamin B12 hơn các nguồn thực phẩm khác

 Spirulina là thực phẩm giàu nguồn gamma-linolenic acid (GLA) GLA là tiền chất của prostaglandin, một hormon quan trọng của cơ thể

 Spirulina giàu nhất nguồn chlorophyll

 Spirulina có chứa nhiều chất chống oxyhóa tự nhiên như: carotene, vitamin E, ngoài ra cũng có nhiều vitamin B1, B5, & B6, kẽm, manganese, đồng, selenium và các acid amin thiết yếu khác, đặc biệt là lysine, methionine (3)

beta-Hàm lượng Carotenoid tự nhiên trong

tảo Spirulina (Trong 10 grams / % tổng

số)

Sắc tố (Pigments) Màu % Trong 10g % trong spirulina

1.Carotenes Vàng cam 54 % 25 mg 0.25 %

Hàm lượng chất khoáng trong 10 g tảo

(per 10 grams / U.S Daily Value)

Chất khoáng Trong 10g USDV Chất khoáng Trong 10g USDVCalcium 70 mg 1000 mg Manganese 0.5 mg 2 mgSắt (Iron) 15 mg 18 mg Chromium 25 mcg 120 mcgPhosphorus 80 mg 1000 mg Molybden * mcg 75 mcgIodine * mg 150 mcg Chloride * mg 3400 mgMagnesium 40 mg 400 mg Sodium 90 mg 2400 mgKẽm (Zinc) 0.3 mg 15 mg Potassium 140 mg 3500 mgSelenium 10 mcg 70 mcg Germanium 60 mcg * mgĐồng (Copper) 120 mcg 2 mg Boron * mg * mg

Hiệu quả sức khỏe khi ăn Spirulina

 Giảm cholestrol máu.

 Spirulina giúp kiểm soát bệnh tiểu đường.

 Giúp khử độc trong thận.

 Rất có hiệu quả trong phối hợp điều trị

bệnh suy dinh dưỡng.

 Spirulina cũng rất hữu ích trong việc

phòng chống bệnh thiếu vitamin A.

 Spirulina còn góp phần quan trọng trong

phòng chống bệnh thếu máu (anaemia).

 Spirulina cũng là một prebiotic nổi trội

Những Prebiotic là “thực phẩm” cho vi sinh vật hữu ích trong đường ruột (Probiotics).

Công nghệ sản xuất tảo Spirulina

Hệ thống bể nuôi tảo spirulina

Kỹ thuật sản xuất spirulina

 Những nghiên cứu đã tạo ra năng

suất suất tối đa cho việc sản xuất

Spirulina.

 Kiểm soát được sự kết dính, xác định được giai đoạn sinh trưởng và tạo

được môi trường dinh dưỡng tối ưu

thì sẽ đạt năng suất tối đa (1)

Hệ thống bể nuôi tảo lớn và nhỏ

Hệ thống bể nuôi

qui mô lớn

Hệ thống bể nuôi qui mô nhỏ

Thu hoạch tảo ở trang trại nhỏ

Chế biến thủ công: Ép tạo sợi, sấy khô,

nghiền thành bột tảo và đóng gói

Sản xuất và chế biến tảo spirulina với qui mô nhỏ

Sản xuất tảo spirulina ở Ấn ĐộSản xuất tảo spirulina ở Pháp

Sản xuất chế biến tảo qui mô công nghiệp

ở Trung Quốc & Nhật Bản

Link Video Clips

Tảo sấy khô và đóng viên thành dạng dược phẩm dinh

Sản xuất tảo Spirulina qui mô công nghiệp ở Mỹ

Link Video ClipsLink Video clip

Viên tảo giàu dinh dưỡng chức năng

Tảo Spirulina với sức khỏe:

1 Video clip của Truyền hình VN

2 Tảo spirulina Của Nhật ở VN

3 TV shoping giơi thiệu tảo xoắn

Tảo xanh đơn bào chlorella, thực phẩm chức năng đầy tiềm năng của tương lai

Tảo xanh đơn bào chlorella

 Lãnh giới: Plantae (Thực vật).

Lịch sử của loài tảo chlorella

Chlorella có từ thời kỳ tiền sử, khoảng 2,5 tỷ năm Năm 1890, sau phát minh ra kính hiển vi thì ngư ời

ta mới xác định được nó là loài thực đơn bào

Tảo chlorella phát triển mạnh ở Hà lan từ sau năm

1800 Đến cận năm 1900, người ta biết rõ nó và nhân giống lên rất nhanh.

Năm 1948, nghiên cứu pilot sản xuất thử được bắt đầu trở lại tại Viện nghiên cứu Stanford.

Năm 1950, Viện Carnegie tiếp tục nghiên cứu

chlorella ở mức độ thương mại và giải quyết được nạn đói Thế giới

Thành phần dinh dưỡng của tảo xanh chlorella

Thành phần dinh dưỡng, vitamin, khoáng và chất khác.

Chất dinh dưỡng Hàm lượng trong 100g Chất dinh dưỡng Hàm lượng trong 100g

Hàm lượng acid amin trong tảo chlorella khô

Sự thay đổi dinh dưỡng theo điều kiện nuôi

(Hàm lượng trong 100g)

Các yếu tố dinh

dưỡng

Nuôi ngoài trời

Nuôi trong nhà, bể

(A)

Nuôi trong nhà, bể

(B)

Nuôi trong nhà, bể

(C)

Nuôi trong nhà, bể (D)

Những ảnh hưởng của chlorella lên s ức khỏe

① Đối với bệnh ung thư: Chlorella có chứa nhiều beta-carotene, là chất chống

oxyhóa, bảo vệ tế bào, DNA.

② Đối với sức khỏe tim mạch: Chlorella giàu nguồn chlorophyll tự nhiên, có chứa nhiều Mg là yếu tố thiết yếu cho hoạt động của tim Chlorella cũng là nguồn dầu Omega-3.

③ Đối với bệnh thiếu máu: Chlorella có tác dụng kích thích sản xuất tế bào hồng cầu bởi nó có chứa B12, acid folic và giàu chất sắt.

④ Đối với sự tiêu hóa: Chlorella có chứa enzyme tiêu hóa Nó cũng là người bạn đồng hành với vi khuẩn lactic trong đường ruột.

⑤ Tác dụng khử độc tố trong ruột: Thành tế bào tảo không tiêu hóa được, có tác dụng kết dính độc tố trong ruột thải ra ngoài.

⑥ Đối với bệnh Alzheimers: Một thời gian dài sử dụng tảo làm sạch hệ thống thần kinh, tránh tác động của những chất độc hại.

⑦ Đối với hệ thống kháng thể: Chlorella có chứa hàm lượng cao interferon và nó có tác dụng kích thích đại thực bào macrophage.

⑧ Đối với việc chữa lành vết thương: Chất chlorophyll có nhiều trong tảo có tác

dụng chữa mau lành vết thương ngoài da.

⑨ Đối với bệnh viêm thấp khớp: Chlorella có đặc tính rất kiềm, khi vào cơ thể nó sẽ trung hòa yếu tố gây pH thấp.

⑩ Đối với sự sinh trưởng của trẻ em: CGF trong dịch chiết của tảo có tác dụng kích thích tuyến yên tiết ra hormon tăng trưởng giúp cho trẻ em mau lớn

Công nghệ sản xuất chế biến tảo xanh đơn bào Chlorella ở Nhật Bản

Link Video Clips

Qui trình sản xuất và chế biến tảo xanh

Chlorella

2 Nuôi trong bể lớn ngoài trời

Hệ thống bể tròn nuôi tảo ngoài trời ở

Nhật Bản Video Clips

Nuôi trồng tảo chlorella trong nhà kính

Nghiên cứu sản xuất tảo xanh

ở trường Đại học Arizona

USA

Tảo xanh

(Chlorophytes)

 Những sinh viên và

nghiên cứu sinh thao

tác nuôi trồng và chế

biến tảo xanh.

 Sử dụng khí CO2 để

làm tăng khả năng

quang hợp tạo sinh khối của tảo

 Đo sinh khối tảo qua

màng lọc, ước tính khả năng hấp thụ CO2 của

tảo xanh

Những nghiên cứu

 Nuôi tảo trong chai để đo lường sự tiêu thụ CO2 và sự nhả ra O2

 Sự lọc nước của tảo xanh bằng sự tiêu thụ carbon

Hai con đường sản xuất sinh khối

vi tảo xanh (Micro-algae)

Nuôi tảo trong bể

Nuôi tảo trong đường ống

Photobioreactors

Nạp khí CO2 lấy từ ống khói Của các nhà máy qua bộ lọc

Nạp chất dinh dưỡng

Tảo được lấy ra Động cơ

Xác định các kiểu Photobioreactor

Các kiểu Photobioreactor

Yếu tố ảnh hưởng đến Tạo sinh khối tảo:

Vận tốc dòng chảy Sự pha thêm nước Hỗn hợp môi trường nuôi Mật độ tảo trong môi trường Cường độ ánh sáng

Chất dinh dưỡng Lượng khí CO2

Photobioreactor kiểu đứng

Kiểu ống đứng:

H/D Dòng chảy chậm Độ lớn gấp đôi Dễ hỗn hợp Mật độ khởi đầu Mức chiếu sáng

Các kiểu ống nuôi tảo

Mô hình sản xuất tảo xanh trong các bể với hệ thống bơm và thu hồi tảo xanh hiện đại

Toàn bộ quang cảnh mô hình sản xuất tảo

trong đường ống

Link Videp clip

Công nghệ sản xuất Astaxanthin từ các loài tảo đỏ

Haematococcus pluvialis

 Astaxanthin là một sắc tố carotenoid tự nhiên,

 Là chất chống oxy hóa sinh học rất mạnh mẽ,

 Là tác nhân chống viêm và giảm thiểu những tác hại do stress,

 Là chất bảo vệ tế bào tránh các tác hại của tia tử ngoại UV.

 Tổ chức FDA, Mỹ đã chấp thuận cho sử dụng astaxanthin là màu thực phẩm

 Astaxanthin cũng được EC (European Commission) được chấp thuận cho sử dụng như là màu thực phẩm.

Astaxanthin

O HO

OH O

Năm 1938 Trên loài tôm (Astacus gammarus) do ông phát hiện hùm Lobster Nobel Laureate Dr Kuhn tìm ra

Ngày nay biết Nhiều nguồn có chứa

Được: astaxanthin như:

- Vi tảo (Haematococcus pluvialis)

- Một số men (Phaffia rhodozyma)

- Vi khuẩn (Agrobacterium aurantiacum)

- Thực vật cao (Adonis aestivalis)

- Loài giáp sát (Euphasia supurba)

- Cá (Cá hồi) chứa 1mg / 200g thịt cá

- Chim (Flamingo, Cockerel)

Nguồn sắc tố Astaxanthin

trong tự nhiên

http://www.absolute-health.org/download/Astaxanthin.ppt

AstaREAL® Astaxanthin: Chất chống oxy hóa siêu hạng

Astaxanthin là sắc tố carotenoid tự nhiên được chiết xuất từ loài vi tảo đỏ.

Chris Lieto

2005 Ironman Canada Champion

Sản phẩm Astavita hỗ trợ dinh dưỡng Astaxanthin cải thiện sức chịu đựng của

cơ nâng cao thành tích vận động viên.

Phòng thí nghiệm nghiên cứu chuỗi thực phẩm từ các loài vi tảo đỏ giàu Astaxanthin đến các phiêu sinh động vật ăn vi tảo và sau cùng là

cá ăn các loài phiêu sinh động vật, tích lũy Astaxanthin

Loài vi tảo Haematococcus pluvialis

tổng hợp ra astaxanthin

Astaxanthin

Chất chống oxy hóa mạnh mẽ Phòng thủ chống gốc tự do Hàm lượng trong tự nhiên:

- Trong vi tảo: 15.000 ppm

- Trong men đỏ: 8.000ppm

Haemato (là máu, màu đỏ) coccus (những hạt)

Thuộc họ: Microalgae – trong đó có Spirulina

Là những loài tảo đầy tiềm năng trong tương lai

Chức năng mạnh mẽ nhất của

Astaxanthin là khả năng chống oxy

hóa của nó cả trong nguyên sinh chất

cũng như trong màng tế bào Từ đây

nó bảo vệ tế bào chống lại stress oxy

hóa rất có hiệu quả

Link Video clip

Sự chống oxy hóa của astaxanthin và

Beta-caroten trong màng tế bào

Lignell A., & Wood V., Astaxanthin: Radical Cellular Defense May 2004 Innovations in Food Technology.

Tiềm lực chống oxy hóa của astaxanthin

Chỉ đóng vai trò chống oxy hóa phòng thủ Ngoài ra cho đến nay, người ta thấy

nó không giống những chất chống oxy hóa khác, mà những chất chống oxy hóa khác lại có khả năng phản ứng phụ để

Hiệu quả bảo vệ tế bào

rất tốt cả trong và

ngoài màng

Nằm giữa màng tế bào, hai đầu ưa nước hướng ra ngoài và vào trong tế bào – Chính vì vậy nó có khả năng chống lại gốc tự do tấn công tế bào mạnh nhất.

Có khả năng hòa tan

trong nước, vì nó phân

cực

Có hoạt tính dọn dẹp các gốc tự do oxy đơn và các gốc tự do khác.

Bảo vệ tế bào chống lại sự peroxid lipid.

Hiệu lực chống oxy hóa

của Astaxanthin rất cao