Nghiên cứu ứng dụng tảo spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp của Spirulina 6 Bảng 1.6: Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới 11 Bảng 3.1: Đánh giá cảm quan mùi vị của tảo Spirulina

MỤC LỤC

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo của tảo Spirulina 4

1.2.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên

thế giới và ở Việt Nam

10

1.2.1.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo

Spirulina trên thế giới

10

1.2.1.2 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo

Spirulina ở Việt Nam

13

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên

thế giới và ở Việt Nam

15

1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo

Spirulina trên thế giới

15

1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo

Spirulina ở Việt Nam

21

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.2.2 Phương pháp xử lý sau thu sinh khối 26

2.2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến thời gian sấy, hàm lượng protein và chỉ tiêu cảm quan

màu sắc của tảo Spirulina

29

2.2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm

lượng đường tổng số của tảo Spirulina

31

2.2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày mẫu đến

thời gian sấy và tốc độ sấy tảo Spirulina

33

2.2.4 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô 33

2.2.4.1 Phương pháp bổ sung và tỷ lệ bổ sung 33 2.2.4.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô bằng phép thử thị hiếu

34

2.2.5 Xác định thành phần dinh dưỡng cơ bản của tảo

Spirulina sau xử lý thu sinh khối, của bột tảo và của sản

phẩm bổ sung bột tảo

34

3.1.1 Nghiên cứu sử dụng chất thơm để che mùi tanh của tảo

3.2 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo Spirulina 38

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm lượng protein và chỉ tiêu cảm quan màu sắc của tảo

Spirulina

38

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng

đường tổng số của tảo Spirulina

3.3 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô 48

3.3.1 Phương pháp bổ sung và tỷ lệ bổ sung 48 3.3.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô bổ sung tảo

Spirulina

51

3.3.3 Xác định thành phần dinh dưỡng và kiểm nghiệm chất

lượng của sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina

52

3.3.3.1 Thành phần dinh dưỡng của sản phẩm lương

khô bổ sung bột tảo Spirulina

52

3.3.3.2 Kết quả kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô

bổ sung bột tảo Spirulina

52

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp của Spirulina 6

Bảng 1.6: Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới 11

Bảng 3.1: Đánh giá cảm quan mùi vị của tảo Spirulina sau khi sử dụng chất

thơm để che mùi tanh

Bảng 3.4: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường tổng

số của tảo Spirulina

44

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina 46

Bảng 3.6: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nghiên cứu tảo Spirulina 48

Bảng 3.7: Thành phần dinh dưỡng cơ bản của bột tảo Spirulina thu được

bằng phương pháp sấy thông thường ở 60oC trong thời gian 7 giờ

Bảng 3.10 : Bảng kết quả kiểm tra vi sinh trên sản phẩm lương khô bổ

sung bột tảo Spirulina

55

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.2: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp 12

Hình 1.3: Mô hình thu hoạch và làm khô Spirulina nhờ ánh sáng mặt trời 13

Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy tảo Spirulina 43

Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng protein của tảo Spirulina 43 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng đường

tổng số của tảo Spirulina

Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lương khô bổ sung bột tảo Spirulina 52

1

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, con người không ngừng nâng cao chất lượng, đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm theo hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường bằng việc tìm kiếm những sản phẩm thiên nhiên có giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học cao, đáp ứng yêu

cầu vừa là thức ăn, vừa là dược phẩm chữa bệnh Tảo Spirulina chính là một

trong những lựa chọn hàng đầu để từng bước giải quyết những mong mỏi đó Tảo

Spirulina (Anthrospira platensis), một loài vi khuẩn lam có dạng sợi xoắn, là một

loại thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt chứa nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng tốt cho sức khỏe con người Với hàm lượng protein trong thành phần chiếm tới 55 - 70% trọng lượng khô, có nhiều axit amin đặc biệt là các axit amin không thay thế, giàu các vitamin như vitamin A, E, B complex, giàu các chất khoáng, các sắc tố, giàu axit béo GLA thiết yếu và chất xơ, chứa nhiều chất chống lão hóa (để bảo vệ

tế bào) quan trọng như phycocyanin, chlorophyll và carotenoid và nhiều chất có

hoạt tính sinh học khác đã cho thấy tảo Spirulina đang trở thành nguồn dinh

dưỡng quý giá cần được nghiên cứu và ứng dụng Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng,

tảo Spirulina là một loại thực phẩm sạch bảo vệ sức khỏe tốt nhất của loài người

Nó có tác dụng chống suy dinh dưỡng, ức chế sự phát triển của virut, làm tăng hệ

miễn dịch, ngăn ngừa bệnh thiếu máu và hỗ trợ giảm nguy cơ ung thư Spirulina

còn có những hoạt tính quý như điều hòa dưỡng huyết khí, hỗ trợ tim mạch, giảm cholesterol, chống béo phì, tăng khả năng chống oxy hóa, chống lão hóa, cải thiện

hệ tiêu hóa, hỗ trợ tích cực quá trình tiêu độc trong cơ thể chúng ta Tổ chức Y tế

thế giới (WHO) cũng công nhận tảo Spirulina là thực phẩm dinh dưỡng chuẩn

mực và hy hữu xét về góc độ cân bằng các dưỡng chất thiết yếu và vitamin Xét

về hàm lượng protein thì đây là một loại vi sinh vật sản suất protein cao hiếm có

và thành phần rất đầy đủ về các axit amin thiết yếu, bán thiết yếu với tỷ lệ cân đối Theo các nghiên cứu và khuyến nghị của WHO, các chuyên gia dinh dưỡng

và bác sĩ cho rằng với lượng dùng 1 – 3g tảo Spirulina mỗi ngày sẽ mang lại

những lợi ích to lớn cho sức khỏe Tuy nhiên, với những người đang điều trị bệnh

2

hoặc cần bổ sung dinh dưỡng đặc biệt như vận động viên, người chơi thể thao hay

người ăn chay có thể sử dụng Spirulina với lượng dùng nhiều gấp 2-3 lần

Tảo Spirulina có nhiều hoạt chất sinh học dễ bị biến đổi trong khi sấy Do

đó, cần nghiên cứu điều kiện sấy thích hợp nhằm hạn chế tối đa sự tổn thất hoạt

chất sinh học trong tảo Ngoài ra, tảo Spirulina có bản chất thuộc nhóm vi sinh

vật tiền nhân, thành tế bào gây cản trở quá trình tiêu hóa vì vậy cần nghiên cứu giải pháp phù hợp để phá vỡ tế bào nhằm chiết suất protein thực vật cũng như các thành phần sinh dưỡng có giá trị trong tảo Những năm gần đây, Việt Nam có rất

nhiều các cơ sở nuôi trồng tảo Spirulina như ở Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát,

Lòng Sông (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai) Song song với đó là sự đa dạng

các sản phẩm chế biến từ tảo Spirulina có giá thành rẻ nhưng mang lại giá trị dinh

dưỡng cao

Trong khi đó, khẩu phần ăn của bộ đội Quân đội ta hiện nay chưa có sản phẩm nào được bổ sung hoạt chất sinh học, vi chất dinh dưỡng và các axit amin thiết yếu giúp tăng cường sức khỏe, tăng tính miễn dịch, tăng tính giải độc Mặt khác, bộ đội khi thực hiện nhiệm vụ trong điều kiện rừng núi, đi hành quân dã ngoại thì khẩu phần ăn thường hạn chế rau, thiếu vitamin, khoáng chất, các vi

chất… Do đó, nếu bổ sung bột tảo Spirulina vào các khẩu phần ăn của bộ đội như

lương khô, bánh quy, đồ uống là rất thiết thực và hiệu quả Vì vậy, việc nghiên

cứu bổ sung bột tảo Spirulina vào khẩu phần ăn dinh dưỡng của bộ đội hiện nay

là hết sức cần thiết Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu ứng

dụng tảo Spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng”

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA

1.1.1 Lịch sử nghiên cứu tảo Spirulina

Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, tảo Spirulina (có tên khoa học là Arthrospira platensis) là một trong những loài sinh vật lâu đời nhất trên trái đất

Nó sinh trưởng tự nhiên ở vùng nhiệt đới trong các hồ nước mặn của Châu Phi,

Trung và Nam Mỹ từ 3,5 tỷ năm trước Từ xưa, Spirulina đã được những người

dân vùng đó dùng như một dạng thức ăn Bằng kinh nghiệm, họ nhận thấy

Spirulina là một loại thực phẩm rất bổ dưỡng Spirulina là tên gọi do nhả tảo học

người Đức – Deurben đặt vào năm 1827 dựa trên hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc với khoảng 5-7 vòng đều nhau không phân nhánh [4, 10]

Trong những năm 60 của thế kỉ XX, Brandily – một nhà nhân chủng học người Pháp đã phát hiện ra loài tảo này trong lần khảo sát sự đa dạng sinh học tại vùng hồ ở Tchad (Châu Phi), sau khi quan sát và nhận thấy những người dân sống quanh vùng hồ này rất khỏe mạnh vì họ thường vớt loại tảo này về ăn như là một loại thực phẩm chính [10]

Đến năm 1973, Tổ chức Lương nông quốc tế (FAO) và Tổ chức Y tế thế

giới (WHO) đã chính thức công nhận thảo Spirulina là nguồn dinh dưỡng và

dược liệu quý, đặc biệt trong chống lão hóa và chống suy dinh dưỡng Hai mươi năm sau, vào những năm cuối của thập kỉ 80 thế kỉ XX – 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 và ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mehico, Đài Loan

1.1.2 Đặc điểm phân loại

Tảo Spirulina là các vi sinh vật có hình xoắn sống trong nước mà ta quen gọi là Tảo xoắn với tên khoa học là Spirulina platensis Thực ra đây không phải là

4

một sinh vật thuộc ngành Tảo (Algae) vì Tảo thuộc giới sinh vật có nhân thật

(Eukaryotes) Spirulina thuộc ngành Vi khuẩn lam (Cyanobactera), chúng thuộc

giới sinh vật có nhân sơ hay nhân nguyên thủy (Prokaryotes) Những nghiên cứu

mới nhất lại cho biết chúng cũng không phải thuộc chi Spirulina mà lại thuộc chi Arthrospira [7,10]

Về phân loại khoa học [10, 14], tảo Spirulina thuộc:

- Giới (domain): Bacteria

- Ngành (phylum): Cyanobactera

- Lớp (class): Chroobacteria

- Bộ (order): Oscillatoriales

- Họ (family): Phormidiaceae

- Chi (genus): Arthrospira

- Loài (species): Anthrospira platensis

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo của tảo Spirulina

Hình 1.1: Tảo xoắn (Spirulina) dưới kính hiển vi [32]

Tảo Spirulina là một loài vi tảo có dạng xoắn hình lò so, màu xanh lam với

kích thước chỉ khoảng 0,25mm Chúng sống trong môi trường nước giàu

5

bicarbonat (HCO3) độ kiềm cao (pH từ 8,5-11) Quan sát dưới kính hiển vi điện tử

cho thấy Spirulina có dạng lông, cấu tạo đơn bào, có lớp vỏ capsule, thành tế bào

có nhiều lớp, có cơ quan quang hợp hoặc hệ phiến thylakoid, riboxom và những sợi ADN nhỏ Capsule có cấu trúc sợi nhỏ và bao quanh là một lớp sợi khác bảo

vệ cho chúng Bề ngang của lông thay đổi từ 6-12µm và được cấu tạo từ các tế bào hình trụ tròn Đường kính xoắn ốc của nó từ 30-70µm, chiều dài của lông là khoảng 500µm, trong một vài điều kiện nuôi cấy khi có kích thích thì chiều dài của các sợi có thể lên đến 1mm Điều này giải thích tại sao hình dáng xoắn ốc của

Spirulina trong môi trường lỏng bị thay đổi thành hình xoắn lò so trong môi

trường rắn Những thay đổi này là do sự hút nước hoặc khử nước của oligopeptide trong màng peptidoglican tạo nên [4, 10]

Thành tế bào của Spirulina có cấu tạo gồm 4 lớp, xếp theo thứ tự từ bên

trong ra ngoài là: LI, LII, LIII và LIV Các lớp này đều rất mỏng, ngoại trừ lớp 2 được cấu tạo từ peptidoglycan, chất này giữ cho thành tế bào cứng chắc Lớp 1 chứa β- 1,2-glucan, một chất khó tiêu hoá đối với con người Tuy nhiên, lớp này chiếm tỉ lệ thấp (<1%), độ dày nhất của nó là 12nm, còn các protein và các lipo-

polysaccarit tự nhiên của lớp thứ hai là lý do cho sự tiêu hóa Spirulina rất dễ dàng

của con người [7]

Chlorophyll a, caroten và phycobilisome nằm trong hệ thylakoid - cơ quan quang hợp của tảo này Phycobilisome là nơi chứa phycocyanin (có sắc tố xanh) Riboxom và các sợi ADN nằm ở vùng trung tâm

Spirulina chứa nhiều tổ chức ngoại vi kết hợp với thylakoid, chúng là các

hạt cyanophycin, thể polyhedral, các hạt poliglucan, hạt lipid, các hạt poliphotphat Các hạt cyanophycin, hay còn gọi là các hạt dự trữ, có vai trò quan trọng do các hợp chất hoá học tự nhiên của chúng và các nhóm sắc tố của chúng Thể polyhedral hay carboxysome cho phép cố định CO2 trong hệ thống quang hợp và có thể mang ra một cơ quan dự trữ Các hạt polyglucan hoặc glycogen hoặc hạt α là những polyme glucose, nhỏ, tròn và khuếch tán rộng trong

6

thylacoidal Các hạt lipid, hạt β hoặc hạt osmophile từ cơ quan dự trữ, được cấu tạo bởi poly-β hydroxybutyrate, chỉ tìm thấy ở trong các tế bào prokaryote, chúng được coi như là những chất dự trữ năng lượng [4,7]

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng

1.1.4.1 Thành phần dinh dưỡng tổng hợp

Spirulina chứa hàm lượng protein rất cao và chứa đầy đủ các vitamin Spirulina có giá trị dinh dưỡng cao vì chứa hàm lượng protein cao và các chất

có hoạt tính sinh học khác Giá trị protein trung bình của Spirulina là 65%, cao

hơn so với nhiều loại thực phẩm Ví dụ, hàm lượng protein của cá và thịt là 20%, nước tương là 35%, sữa cô đặc là 35%, trứng là 12% và của ngũ cốc là 8-

15-14% (R Herehson, Earth Food Spirulina, Konore Press, 1977) Chỉ số hóa học

(chemical score - C.S) của protein của tảo cũng rất cao, trong đó các loại acid amin chủ yếu như leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều

có mặt với tỷ lệ vượt trội so với chuẩn của tổ chức Lương nông quốc tế (FAO) quy định Hệ số tiêu hóa và hệ số sử dụng protein (net protein utilization – N.P.U) rất cao (80 - 85% protein của tảo được hấp thu sau 18 giờ) Ngoài ra, tỷ

lệ chất xơ trong tảo cũng rất cao Phần lớn chất béo trong Spirulina là axit béo

không no, trong đó axít linoleic 13.784 mg/kg, γ-linoleic 11.980 mg/kg [10] Đây là điều hiếm thấy trong các thực phẩm tự nhiên khác

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp của Spirulina [10]

7

1.1.4.2 Các vitamin

Spirulina chứa Provitamin A (β-caroten) (chiếm 1,4 % chất khô) cao

hơn 20 lần so với trong 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, β-caroten 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 Bên cạnh

đó, Spirulina là một nguồn giàu vitamin B, đặc biệt là vitamin B12, quan trọng với người ăn chay, gấp 2 – 6 lần gan bò sống [4] Thực phẩm dinh dưỡng này cũng chứa các vitamin khác như B1, B2, B6, E và H [9], là nguồn sắt cao, chứa

14 chất khoáng tự nhiên và nhiều nguyên tố vi lượng Spirulina cung cấp 21% thiamin và riboflavin so với nhu cầu hàng ngày Thành phần các vitamin của Spirulina được liệt kê trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Thành phần vitamin trong tảo Spirulina [26]

8

1.1.4.3 Khoáng chất

Spirulina chứa nhiều chất khoáng có ý nghĩa đối với dinh dưỡng người và

động vật Trong đó, những chất khoáng cần thiết cho hoạt động bình thường của

hệ thần kinh và tim mạch như kali, magiê hoặc cho tạo máu như sắt đều cao Sắt

trong Spirulina có khả năng hấp thụ cao hơn dạng sắt trong rau quả và hầu hết các loại thịt Spirulina giàu sắt và canxi, hỗ trợ tốt cho máu, cho xương và răng Lượng canxi trong Spirulina cao hơn trong sữa [4] Lượng sắt trong Spirulina cao

hơn gấp 12 lần so với các loại thực phẩm khác Hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng như As, Cd, Pd, Hg đều thấp hơn giới hạn cho phép sử dụng tảo cho người Tảo này cũng chứa những nguyên tố khoáng đa lượng bao gồm sodium, calcium, magnesium, potassium, chlorine, sulfur và phosphorous; và cả các nguyên tố khoáng vi lượng gồm iodine, zinc, copper, selenium, molybdenum, fluoride, manganese, boron, nickel và cobalt Lượng K và Ca chiếm lượng lớn

nhất trong các khoáng đa lượng (160 μg và 100 μg/10g Spirulina), trong các khoáng vi lượng thì Mn chiếm hàm lượng cao nhất (500 μg/10g Spirulina)

Bảng 1.3: Thành phần khoáng chất trong tảo Spirulina [10]

Khoáng chất Trên 10g Nhu cầu hàng ngày % so với nhu cầu

9

1.1.4.4 Các axit amin

Spirulina chứa 18 trong số 20 loại axit amin đƣợc biết đến [16] Spirulina

có 8 loại axít amin cần thiết và 10-12 axít không cần thiết, chất lƣợng của chúng đƣợc miêu tả nhƣ là một loại protein hoàn hảo Một số axit amin có hàm lƣợng

cao trong Spirulina nhƣ glutamic acid (14,6%); aspartic acid (9,8%); leucine

%/tổng Các axit

amin khác

Hàm lƣợng trong 10g

%/ tổng

Caroten trong tảo Spirulina cao gấp 10 lần trong củ cà rốt Sắc tố tạo

cho tảo có mầu xanh lam là phycocyanin [10]

10

Bảng 1.5: Các sắc tố trong tảo Spirulina [10]

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ NGHIÊN CỨU TẢO

SPIRULINA

1.2.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên thế giới và ở

Việt Nam

1.2.1.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên thế giới

Từ năm 1970, Spirulina đã được trồng ở nhiều nước trên thế giới, các nước

sản xuất vi tảo chủ yếu tập trung ở Châu Á và vành đai Thái Bình Dương Những khu vực và vùng lãnh thổ có sản lượng vi tảo lớn là Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Mehico…Vào những năm 1970, 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 Đến năm 1981, một sự hợp tác đầu tiên giữa doanh nhân California và thương nhân Nhật Bản đã hình thành nên Earthrise Farms và chính thức đi vào sản xuất

ổn định năm 1982 [4] Ngày nay, Earthrise Farms cung cấp sản phẩm cho hơn 40

quốc gia và nguồn Spirulina ở đây được xem là tốt nhất 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 và 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

11

những chế phẩm Spirulina còn khá cao [7] Hiện nay trên thế giới còn có các trang trại nuôi trồng tảo Spirulina với quy mô lớn, chất lƣợng cao nhƣ:

- Trang trại Twin Tauong (Myanmar)

- Trang trại Sosa Texcoco (Mehico)

- Công ty tảo Siam (Thái Lan)

- Trang trại Chenhai (Trung Quốc)

- Nông trại Hawai (Hoa Kỳ)…

Bảng 1.6: Tình hình sản xuất tảo Spirulina trên thế giới [26]

Công ty Địa điểm Diện

tích (ha)

Sản lƣợng (tấn khô)

Giá thành (USD/k g)

5 – 18

Nippon

Spirulina

Quốc

12

Bể nuôi tảo Spirulina ở Vĩnh Hảo Bể nuôi tảo Spirulina tại Ấn Độ

Hình 1.2: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp [26, 34]

Để thu hoạch tảo Spirulina, người ta sử dụng màng lọc Polyester, đường

kính mắt lưới 30μm Thiết bị lọc được đặt hơi nghiêng để có thể tiến hành lọc được liên tục, đồng thời rửa và vớt Sau đó, chúng qua giai đoạn vắt nước bằng máy vắt, ép hoặc nhờ màng rung cho nước chảy bớt xuống Bánh tảo sau đó được cắt ra từng miếng, khúc nhờ dao; sau giai đoạn này nước vẫn chiếm 70 -80 %

Trong giai đoạn này Spirulina do chứa nhiều đạm nên chúng dễ bị vi khuẩn tấn

công và lên men tạo ra các sản phẩm không mong muốn trong vòng vài giờ tùy nhiệt độ Vì vậy các trang trại thủ công nhỏ lẽ thường phơi bằng cách cho dịch tảo vào trong các hộp kim loại rồi đem phơi ngoài nắng để làm khô tảo Ngoài ra, người ta còn sử dụng thiết bị đơn giản hình xylanh, một đầu có châm các lỗ nhỏ đường kính 2mm, rồi cho tảo vào trong Sau đó ép mạnh một đầu, tảo sẽ chảy ra thành các sợi như sợi mì tiếp theo trải nhẹ lên các khung bằng kim loại hoặc bằng

gỗ rồi đưa vào trong các hộp để làm khô Hộp làm khô có kích thước các lỗ vào

và ra bằng nhau cho phép không khí lưu thông được dễ dàng Người ta có thể cải tiến hiệu quả bằng cách gia nhiệt không khí ở bên dưới tấm kính hoặc bạt plastic trước khi cho chúng vào hộp làm khô [7]

13

Hình 1.3: Mô hình thu hoạch và làm khô Spirulina nhờ ánh sáng mặt trời

[29]

1.2.1.2 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina ở Việt Nam

Ở Việt Nam, tảo Spirulina được giáo sư Ripley D.Fox - nhà nghiên cứu về

tảo và các chế phẩm của nó tại "Hiệp hội chống suy dinh dưỡng bằng các sản phẩm từ tảo" (A.C.M.A) tại Pháp, đưa vào Việt Nam từ năm 1985 [7] Hiện nay,

có 2 nơi nuôi trồng tảo Spirulina lớn ở nước ta, đó là:

14

- Công ty cổ phần Tảo Vĩnh Hảo (Bình Thuận)

- Cơ sở ở Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

Nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ tảo Spirulina

đã 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 ở Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát, Lòng Sông (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai), Nguồn CO2 từ lò nung vôi (sau khi lọc bụi) và các hầm khí biogas cũng đã được nghiên cứu tận dụng để phát triển nuôi trồng tảo và cũng đã thu được một số kết

quả Thử nghiệm nuôi trồng Spirulina bằng nước thải hầm biogas không chỉ là

biện pháp mở rộng sản xuất và hạ giá thành sản phẩm, mà còn giải quyết các vấn

đề môi trường sinh thái cho nông thôn Tảo này còn được sử dụng để xử lý nước thải giàu NH4 từ nhà máy sản xuất urê thuộc xí nghiệp Liên hiệp Phân đạm Hóa chất Hà Bắc, kết quả cho thấy nước thải sau khi pha loãng và bổ sung thêm một

số chất khoáng cần thiết rồi dùng nuôi Spirulina đã mang lại năng suất cao và có tác dụng bảo vệ môi trường [7, 9] Việc nuôi trồng Spirulina tại thành phố Hồ Chí

Minh lại là nguồn nguyên liệu sản xuất thức ăn chủ yếu cho gà, tôm… Sau một thời gian không tìm được đầu ra và giá thành chưa hợp lý nên các cơ sở trên đã không thể tiếp tục việc nuôi trồng được nữa Nhìn chung, lịch sử nghiên cứu và

nuôi trồng tảo Spirulina ở nước ta đã thu được nhiều kết quả ban đầu đáng khích

lệ Tuy nhiên cho đến nay việc nuôi trồng tảo vẫn mang tính nhỏ lẻ, lạc hậu, không 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

Muốn đạt được hiệu quả kinh tế cao đòi hỏi các cơ sở sản xuất tảo

Spirulina phải có được hệ thống, quy trình sản xuất, chế biến và thành phẩm khép kín và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng Tại Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Spirulina sau

15

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 Theo quy trình, sau khi thả giống khoảng 7 ngày, tảo đã bắt đầu cho thu hoạch lứa đầu, sau đó thu hoạch theo dạng cuốn chiếu ở các bể nuôi Bình quân mỗi ngày công ty thu được 80-120 kg tảo tươi (tương đương với 40 kg thành phẩm) Tảo sau khi được nghiền mịn, sẽ tạo thành dịch tảo Nhờ hệ thống sấy phun, chúng sẽ được bơm lên bồn sấy, gia nhiệt ở nhiệt độ khoảng 55oC, và tạo thành hạt thành phẩm Tiếp theo, tảo đưa vào

phòng vô trùng bằng tia cực tím Sấy khô là công đoạn quan trọng và là khâu cuối

cùng của quá trình sản xuất Spirulina nói chung Ở Ấn độ, người ta 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 [7] Tại Vĩnh Hảo, phương pháp phơi khô ngoài nắng cũng đã được sử dụng: 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 [10,11] Tuy nhiên, phương pháp phơi khô ngoài nắng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết và cường độ chiếu sáng, cũng như bức xạ mặt trời Do đó, các nhà sản xuất không chủ động được trong công tác chế biến sản phẩm sau thu sinh khối Vì vậy, việc nghiên cứu điều kiện sấy tảo trong phòng thí nghiệm là vô cùng cần thiết để đảm bảo thành phẩm

chất lượng và ổn định cung cấp cho thị trường

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên thế giới và ở

Việt Nam

1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên thế giới

Năm 1973, Tổ chức Nông Lương 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

16

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 [4] Tại

Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều dùng 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 [10] Cũng ở Nhật, đã có một số đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS sử dụng Spirulina 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

Năm 1994, người Nga đã cấp bằng sáng chế cho Spirulina như một loại

thực dược giúp làm giảm các phản ứng do các bệnh nhiễm xạ gây ra, 270 trẻ em

nạn nhân vụ nổ Chernobyl được dùng 5g tảo Spirulina mỗi ngày liên tục trong

vòng 45 ngày đã giúp lượng nucheic nhiễm xạ giảm xuống 50% và bình thường hóa những cơ quan nhạy cảm bị dị ứng [10]

Đến nay, tảo Spirulina đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực

nghiên cứu, cũng như trong cuộc sống

Nghiên cứu ứng dụng Spirulina trong thực phẩm [23, 25]

Từ những năm 1970, ở Nhật Bản và ở Mỹ, tảo Spirulina đã được xem là một loại siêu thực phẩm Hiện tại, có 2 loại thực phẩm Spirulina: Loại thứ nhất là các viên và dạng con nhộng được làm từ bột Spirulina, loại thứ 2 là thực phẩm chứa Spirulina và các thành phần khác Ví dụ như mì ăn liền, các bánh dinh

17

bia… Các sản phẩm này được bày bán ở siêu thị của nhiều nước như: Chi Lê, Pháp, Cu Ba, Đức, Thụy Sỹ, Nhật, Tây Ban Nha, Mehico, Đan Mạch, Hà Lan,

Mỹ, Úc, New Zealand…

+ Mì sợi bổ sung Spirulina

Spirulina được sử dụng để bổ sung vào mì gói và mì sợi Để sản xuất sản phẩm này với màu sắc đẹp, chỉ bổ sung 0,1-1,0% Spirulina vào bột mì Sản phẩm

này đã được nghiên cứu sản xuất và ứng dụng rộng rãi

+ Trà xanh bổ sung Spirulina

Trà, đặc biệt là trà xanh, rất tốt cho sức khỏe vì giàu vitamin C, trong khi

Spirulina ít vitamin C nhưng giàu các thành phần dinh dưỡng khác Sản phẩm trà xanh bổ sung Spirulina sẽ có thành phần dinh dưỡng tương đối hoàn thiện Vì

vậy, sản phẩm có thể cung cấp dưới dạng thực phẩm chức năng bảo vệ sức khoẻ con người Ở Đức, người ta đã bắt đầu đưa tảo vào bia, gọi là bia xanh, một 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 Nguời bị bệnh nặng không ăn được có thể bơm tảo thẳng vào dạ dày là đủ các chất dinh dưỡng

Hình 1.4: Các sản phẩm có bổ sung bột tảo [32]

18

Nghiên cứu ứng dụng Spirulina trong mỹ phẩm

Trong mỹ phẩm, Spirulina 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, giúp cơ thể chống lại các khối u xơ ở cơ bắp Dịch 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 Ngoài ra, các thành phần chiết xuất từ tảo Spirulina như

protein, polysaccharid, vitamin và khoáng được dùng để sản xuất các mỹ phẩm làm đẹp cho phụ nữ như: mỹ phẩm săn sóc bảo vệ da đầu, bảo vệ tóc, bảo vệ da, làm lành sẹo mau chóng, chống mụn nhọt và làm trắng da [29]

Hình 1.5: Các sản phẩm từ tảo trong mỹ phẩm [29]

Nghiên cứu ứng dụng tảo trong y học

19

Nhờ những tác dụng có lợi cho cơ thể, tảo Spirulina đang chứng minh hiệu

quả vượt trội của nó trong vai trò là một loại thực phẩm chức năng hữu hiệu, cũng như một loại bổ sung tuyệt vời để tăng cường hoạt chất của các loại thuốc chữa

bệnh Các yếu tố cấu tạo nên Spirulina gồm 75% là chất hữu cơ và 25% là khoáng

chất [10] Vì thế tảo chứa các chất căn bản trong việc trị liệu

Hình 1.6: Các sản phẩm từ tảo trong y học [29,30]

Các đặc tính trị bệnh của tảo rất nhiều như tái bổ sung nước, muối khoáng

và dinh dưỡng cho cơ thể Chất chiết từ tảo lam được dùng làm chất tá dược bao viên thuốc, thuốc sủi hoặc thuốc viên nang 24 và cả những loại thuốc không tan trong dạ dày, chỉ phóng thích hoạt chất ở ruột non Ngoài ra, một số nghiên cứu còn chỉ ra rằng tảo lam còn có thể được sử dụng làm thuốc cầm máu và sát trùng Sau phát hiện này, hàng loạt tập đoàn dược phẩm thế giới đã đầu tư phát triển tảo

20

thành thuốc Hiện nay, tảo này đã được trồng ở nhiều nước như Mỹ, Nhật, Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp, Nigiêria, Nam Phi, Kênya [10, 30]

Việc phân cắt trực tiếp các hoạt chất sinh học chiết xuất từ tảo Spirulina

cho phép tách riêng các chất dạng polysaccharide sulfate mới có tên gọi là Calcium Spirulina (Ca-SP) Các chất này có khả năng kháng vi-rut thông qua ức chế sự tái tạo màng bao của vi-rut Các polysaccharide sulfate này được tổng hợp

từ ribose, mannose, fructose, galactose, xylose, glucose, axit galacturonic, sulfate

và calcium Chúng có khả năng ngăn chặn sự phát triển của nhiều loại virus bao gồm virus Herpes đơn bào dạng 1, virus sởi, quai bị, cúm A và HIV-1 Người ta khám phá ra rằng, Ca-SP ngăn chặn được quá trình xâm nhập của virus vào trong các tế bào động thực vật [33]

Các nghiên cứu cũng cho thấy chiết xuất tảo Spirulina có khả năng ngăn

ngừa ung thư miệng: chiết xuất này cho thấy là ngăn ngừa được sự phát triển của

khối u trong miệng chuột túi Các chuột thử nghiệm được tiêm dịch Spirulina 3

lần mỗi tuần trong 28 tuần Những con không được điều trị, tất cả đều có những

khối u nói trên bên phải miệng Các chuột được tiêm dịch Spirulina đã cho thấy là

số lượng và kích thước khối u đã giảm xuống một các đáng kể so với những con không được điều trị [30]

Một số bệnh viện ở thành phố Kumming, tỉnh Yuan, Trung Quốc dùng

Spirulina như một loại thuốc có tác dụng giảm lượng lipit trong máu Đại học Bắc Kinh đã chiết xuất thành công phân tử có hoạt tính sinh học từ Spirulina để ngăn

chặn ảnh hưởng của việc nhiễm các kim loại nặng, cũng như ngăn chặn sự phát triển của các khối u Nhiều cơ quan ở Trung Quốc đã tập trung vào các nghiên cứu sinh học phân tử ngăn chặn khối u bướu, chống lại sự lão hóa và chống các tia phóng xạ [15]

Trên thế giới đã có rất nhiều sản phẩm Spirulina được bán dưới dạng thuốc với nhiều tên gọi khác nhau như Linagreen, Heilina, Spirulina kayaky, Spirulian

21

C, Light Force Spirulina Spirulina sản xuất dưới dạng viên nén, mỗi viên có

trọng lượng 500mg trong đó chứa khoảng 200 – 300 mg tảo khô Loại này được

sử dụng để chữa trị một số bệnh như viêm gan, viêm khớp, ung thư, tăng cường sức khỏe, giảm cân và phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ em [30]

Nghiên cứu ứng dụng tảo làm thức ăn cho vật nuôi [18, 26]

Spirulina có thể được sử dụng làm thức ăn thay thế quan trọng cho tôm để

kích thích khả năng tăng trưởng nhanh, tăng khả năng miễn dịch và sống sót của

tôm Thức ăn cho tôm có bổ sung Spirulina giúp làm giảm thời gian nuôi và tỉ lệ

tử vong

Spirulina giúp tăng sức đề kháng của các loài cá có giá trị cao, tăng khả năng sống sót từ 15% lên 30% Khi thêm Spirulina vào thức ăn gia súc, gia cầm,

tốc độ sinh trưởng của chúng tăng lên

Vào năm 1985, công ty Weihai Aquatic Produce bắt đầu sản xuất sản

phẩm chứa Spirulina CH-881 1981 cho bào ngư Tỉ lệ sống sót của bào ngư tăng

từ 37,4% lên 85% khi bổ sung Spirulina vào thức ăn Spirulina cũng được sử

dụng làm thức ăn cho cá cảnh, loại thứ ăn này được sản xuất tại công ty Guangdong Jiande, phổ biến ở Nhật Bản và các nước Đông Nam Á

Nghiên cứu ứng dụng tảo để xử lý môi trường

Từ năm 1975, Oswald và cộng sự tại trường Đại Học Tổng Hợp Califonia

đã thử nghiệm dùng Spirulina trong xử lý nước thải công nghiệp và đi đến kết luận rằng: trong hệ xử lý nước thải Spirulina có vai trò tạo O2, tăng độ kết lắng, loại trừ kim loại và các chất hữu cơ độc hại Tảo Spirulina đang được rất nhiều

nước trên thế giới sử dụng để cải tạo nước, xử lý nước thải từ các nhà máy, nước thải công nghiệp, nước ô nhiễm [6]

1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina ở Việt Nam

22

Trong những năm 1985-1995, đã có những nghiên cứu cấp Nhà nước thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học 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 tiêu đề "Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có tảo Spirulina trong

dinh dưỡng điều trị" v.v… Từ nhiều năm nay, Nhà nước đã chú trọng vào việc

nghiên cứu và nuôi trồng thử nghiệm vi tảo Spirulina, bước đầu thành công ở một

số nơi như Vĩnh Hảo, Đắc Lắc, Đồng Nai…Từ nguồn nguyên liệu Spirulina đạt

chất lượng cao và ổn định, các nhà khoa học đã sản xuất thành công một số loại thuốc như Linavina, Lactogil (Xí nghiệp Mekophar); Cốm bổ, Bột dinh dưỡng Enalac (Trung Tâm Dinh Dưỡng Trẻ Em Thành Phố Hồ Chí Minh), Gelule Spilina (Lebo, Helvinam, Trường Đại Học Y Dược); Supermilk (Công Ty

Mekopharma), Mebilina F (Xí Nghiệp Mebiphar), Tảo Spirulina (Công Ty FITO

Pharmar) [8]

Theo báo cáo khoa học tháng 05 năm 1997 của Trung Tâm Dinh Dưỡng Trẻ Em thì từ năm 1989, Trung Tâm Dinh Dưỡng được thành phố giao cho chức

năng nghiên cứu và phát triển Spirulina Việc tiêu thụ tảo Spirulina trong vài năm

gần đây gặp khó khăn, vì người tiêu dùng chưa quen với màu sắc và mùi tảo Vì

vậy, Trung tâm đã nghiên cứu và đưa Spirulina vào thức ăn, vì khi đưa Spirulina

vào cơ thể bằng con đường này sẽ thuận lợi hơn vì ít chịu ảnh hưởng của yếu tố cảm quan, đồng thời góp phần hồi phục nhanh chóng sức khỏe cho bệnh nhân

Ngoài ra, Trung tâm còn sản xuất bột dinh dưỡng Enalac có bổ sung Spirulina để

giải quyết vấn đề suy dinh dưỡng ở trẻ em, phục hồi đi cho người già, bước đầu

đã đạt được nhiều thành quả đáng khích lệ Để sản xuất 50 -100 tấn bột dinh

dưỡng/tháng, cần cung cấp số lượng Spirulina khô là 750-1500 kg Điều này cho thấy, nhu cầu cung cấp Spirulina hiện nay là rất lớn

23

Tuy nhiên, để có thể khẳng định chắc chắn và phát huy được tiềm năng của loại siêu thực phẩm này, chúng ta cần thực hiện nghiên cứu lâm sàn sâu rộng hơn trên mọi đối tượng và kéo dài trong thời gian cần thiết[30]

Tại Viện Nghiên cứu Ứng dụng công nghệ (Bộ Khoa Học Công Nghệ và Môi Trường) các cán bộ nghiên cứu đã chiết xuất được một số chất có hoạt tính sinh học cao như Phycocyanin Việc kết hợp Phycocyanin và tia xạ Cobalt 60 trong điều trị bệnh ung thư vòm họng Kết quả là hạn chế được 70-80% sự phát triển của tế bào ung thư, bệnh nhân phục hồi và tăng thể trọng sau đó Nhiều loại

vitamin, khoáng và các hợp phần dinh dưỡng khác trong Spirulina có tác dụng bồi

dưỡng sức khỏe, chống suy dinh dưỡng, bảo vệ cơ thể khỏi tác hại của chất phóng

xạ và chống suy mòn do nhiễm hơi độc [8]

Các sản phẩm Spirulina được 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 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 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 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

Ngoài ra, 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 trong khi đó áp dụng các biện pháp hóa lý thường có giá thành cao.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

24

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 thụ kim loại nặng phụ thuộc trạng thái của tảo: khi đói dinh dưỡng tảo có khả năng hấp thu cao hơn [1, 6] Như vậy triển vọng sử dụng sinh khối vi tảo vào việc loại trừ kim loại nặng trong nước thải là to lớn

25

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Tảo Spirulina (tảo tươi) được lấy từ Công ty cổ phần Tảo Vĩnh Hảo (Tuy

Phong – Bình Thuận)

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất

* Dụng cụ và máy móc: Để tiến hành thực hiện đề tài này chúng tôi đã sử dụng các thiết bị và dụng cụ sau:

- Tủ sấy (Trung Quốc)

- Máy đo pH (Trung Quốc)

26

- NH4SO4 (Trung Quốc)

- KH2PO4 (Merk – Đức)

- Dung dịch đương Saccharose 0,1% (Trung Quốc)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu

2.2.2 Phương pháp xử lý sau thu sinh khối

Ly tâm loại bớt nước

Sinh khối tảo mật độ cao được lọc qua màng lọc Polyester, đường kính mắt lưới 30µm hoặc để lắng Sau giai đoạn thu sinh khối tảo mật độ cao, nước vẫn chiếm khoảng 70-80% khối lượng Để loại bớt nước, chúng tôi tiến hành ly tâm liên tục tốc độ cao qua ba giai đoạn

Giai đoạn đầu tiên, sinh khối tảo mật độ cao được đưa vào máy ly tâm với vận tốc 1800 vòng/phút (v/p) Độ ẩm mẫu còn khoảng 50%

Nghiên cứu xử lý sau thu sinh khối

Nghiên cứu điều kiện sấy tảo

Bột tảo Spirulina

Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô

Sản phẩm lương khô có bổ sung bột tảo

Phương pháp sấy thông thường:

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy Ảnh hưởng của độ dày mẫu

Ly tâm loại bớt nước

Xử lý mùi tanh của tảo

Xử

27

Giai đoạn hai, sản phẩm tiếp tục được đưa vào máy ly tâm với tốc độ 2800 v/p Lúc này thể tích mẫu đã giảm đi khoảng 60-70 lần Độ ẩm của tảo ở giai đoạn

này khoảng 40% Do tảo Spirulina có mùi tanh như của tảo biển nên sau giai đoạn

này chúng tôi tiến hành xử lý làm mất mùi tanh của tảo

Giai đoạn ba, chúng tôi tiếp tục tiến hành ly tâm bằng máy ly tâm tốc độ cao, ly tâm liên tục 4000v/p, 36 l/h Sản phẩm tảo được cô đặc lại thành dạng sệt (dạng paste) Độ ẩm mẫu lúc này khoảng 25%

Nghiên cứu sử dụng chất thơm để che mùi tanh của tảo

Chúng tôi chọn sử dụng 3 loại mùi hương: vani, bưởi, chanh và bổ sung

trực tiếp vào sản phẩm tảo Spirulina đã cô đặc lần 2 Theo các tài liệu nghiên cứu,

lượng bổ sung hương vào thực phẩm là một lượng không đáng kể (chiếm khoảng 0,01% thể tích) [5] Chúng tôi tiến hành thí nghiệm 4 công thức:

Đối chứng (ĐC): Mẫu tảo sau xử lý thu sinh khối

Thí nghiệm 1: Mẫu tảo bổ sung hương vani

Thí nghiệm 2: Mẫu tảo bổ sung hương bưởi

Thí nghiệm 3: Mẫu tảo bổ sung hương chanh

Tiến hành thí nghiệm đánh giá cảm quan mùi vị được thực hiện trên 30 người [12,13]

- Dụng cụ: các dụng cụ thông thường (đĩa, cốc, muỗng)

- Phòng đánh giá: có đủ chỗ cho 30 người

- Mẫu đánh giá: ba mẫu tảo được bổ sung hương vani, bưởi và chanh

- Trình độ người đánh giá: chưa trải qua đào tạo về ngành thựcphẩm

- Cơ sở đánh giá: theo thang điểm từ 1- 10 (không thích – rất thích)

Trước hết cần chuẩn bị cát và xử lý như sau: đổ cát qua rây có đường kính

lỗ 4 – 5mm Rửa qua bằng nước máy, sau đó rửa bằng HCl bằng cách đổ axit vào cát rồi khuấy (một phần axit một phần cát) Để qua đêm sau đó rửa cát bằng nước máy cho đến khi hết axit (thử bằng giấy quỳ) Rửa lại bằng nước cất sau đó sấy khô, cho qua rây có đường kính lỗ 1 – 1,5 mm, rồi đem nung ở lò nung từ 550 -

6000C để loại chất hữu cơ Giữ cát trong lọ đậy kín

Chén đựng 10 – 20g cát sạch và một đũa thủy tinh bẹt đầu được sấy khô ở

1050C đến trọng lượng không đổi Để nguội trong bình hút ẩm rồi đem cân chén trên cân phân tích, (chính xác đến 0,001g) Cân chính xác 2 – 10 g mẫu trong chén sấy Cho chén sấy đựng mẫu vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 100 – 1050 C, trong 2 giờ Lấy chén ra cho vào bình hút ẩm và đem cân Tiếp tục sấy chén trong tủ sấy tiếp 30 phút, lấy ra để nguội ở bình hút ẩm và đem cân Làm như vậy cho đến khi kết quả của hai lần cân cuối không đổi Ghi kết quả của lần cân cuối Sau đó cho vào cốc khoảng 10g mẫu Cân tất cả ở cân phân tích với độ chính xác như trên

Dùng que thủy tinh trộn đều mẫu với cát Dàn đều thành lớp mỏng Cho tất

cả vào tủ sấy ở 100 – 1050C, sấy cho đến khi trọng lượng không đổi, thường tối thiểu là 6h Trong thời gian sấy, cứ sau 1h lại dùng đũa thuỷ tinh đầu bẹt nghiền nhỏ các phần vón cục, sau đó dàn đều và tiếp tục sấy

Sấy xong, làm nguội trong bình hút ẩm (20 -25 phút) và đem cân ở cân phân tích với độ chính xác như trên Cho lại vào tủ sấy 100 – 1050C trong 30 phút, lấy ra làm nguội trong bình hút ẩm (20 -25 phút) và đem cân như trên tới khi trọng lượng không đổi Kết quả giữa hai lần cân liên tiếp không được cách nhau quá 0,5mg cho mỗi gam mẫu thử

29

Tính kết quả: Độ ẩm theo phần trăm tính theo công thức:

X = (m1 – m2 ).100/( m1 -m )

Trong đó:

m: trọng lượng cốc cân, cát và đũa thủy tinh (g)

m1: trọng lượng cốc cân, cát, đũa thủy tinh và của mẫu trước khi sấy (g)

m2: trọng lượng cốc cân, cát đũa thủy tinh và của mẫu sau khi sấy (g)

Sai lệch giữa hai lần xác định song song không được lớn hơn 0,5% Kết quả cuối cùng là trung bình của 2 lần lặp lại song song Tính chính xác đến 0.01%

2.2.3 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo

Dựa trên cơ sở điều kiện thiết bị nghiên cứu, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện sấy tảo bằng phương pháp sấy thông thường

2.2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến thời gian sấy, hàm lượng

protein và chỉ tiêu cảm quan màu sắc của tảo Spirulina:

Mẫu tảo xử lý sau thu sinh khối được lấy vào các đĩa petri, độ dày mẫu 1mm, sấy ở các mức nhiệt độ 50, 60 và 70oC đến khi độ ẩm mẫu không lớn hơn 5% Mỗi thí nghiệm tiến hành 10 mẫu, 3 lần nhắc lại Thí nghiệm bố trí hoàn toàn

ngẫu nhiên

Đối chứng (ĐC): mẫu tảo dạng sệt (dạng paste)

Thí nghiệm 1: mẫu tảo được sấy ở 50oC

Thí nghiệm 2: mẫu tảo được sấy ở 60oC

Thí nghiệm 3: mẫu tảo được sấy ở 70oC

Xác định hàm lượng protein theo phương pháp Kjeldahl [3]: