Tài liệu Nuôi trồng Tảo Spirulina.pdf

Tài liệu Nuôi trồng Tảo Spirulina.

Vũ Thành Lâm Trung tâm Công nghệ Sinh học Đại học Quốc gia hà nội lamvt@vnu.edu.vn

Nuôi trồng Tảo Spirulina

Hà nội, 17/10/2006

Trang trại nuôi tảo

Giống – Hoá chất nuôi tảo

Nuôi cấy tảo như thế nào?

Thu hoạch

Hỗn hợp Spirulina khô

Ngoài ra còn có một số vấn đề khác sau

Mở đầu

Thiên nhiên ban tặng cho chúng ta nhiều nguồn năng lượng quý, trong

đó có ánh sáng mặt trời Các sinh vật sơ cấp như cây xanh, vi sinh vật quang

tự dưỡng sử dụng ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên nguồn năng lượng sống qua quá trình quang hợp Trong đó Tảo (Algae) đóng góp nguồn sinh khối

sơ cấp khổng lồ Việc nghiên cứu giá trị dinh dưỡng của tảo đang ngày càng

được chú trọng Trong những thập niên gần đây, tảo Spirulina được tập

trung nhiều nghiên cứu cho những giá trị dinh dưỡng của chúng Kỹ thuật nuôi đơn giản, thời gian sản xuất hầu như quanh năm Sinh khối thu được có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng protein đạt 60-70% trọng lượng khô, đầy đủ các axit amin đặc biệt là các axit amin không thay thế, giàu các vitamin, các nguyên tố khoáng, các chất khoáng, các sắc tố và nhiều chất có hoạt tính sinh học khác Nhờ vậy, những ứng dụng của tảo không chỉ là nguồn dinh dưỡng quý mà còn được ứng dụng nhiều trong y-dược học Những thành tựu về công nghệ nuôi trồng và sử dụng tảo phát triển mạnh

Đã từ lâu, tảo Spirulina đã được con người sử dụng làm thức ăn Một

số tài liệu sử học ghi nhận ở thế kỷ XVI, thổ dân Aztec sống quanh vùng hồ Texcoco vẫn thường thu vớt một loại thức ăn từ hồ này, họ gọi món ăn đó là

“Tecuilat” Tecuilat được bán taị các chợ của Mexico và được ăn cùng với ngô và các ngũ cốc khác hoặc cùng với nước chấm gọi là “Chilmolli” Về

sau “Tecuilat” được xác định là làm từ tảo lam Spirulina maxima, một loại

thức ăn rẻ tiền và nhiều dinh dưỡng Dân địa phương quanh thị trấn Fort Lamy, nay là nước cộng hoà Chad thuộc Châu phi, vẫn ăn một thứ thức ăn gọi là “Dihe” Họ làm “Dihe” từ những váng màu xanh nổi trên mặt nước hồ Chad Họ thu vớt và phơi khô chúng trên cát dưới ánh sáng mặt trời rồi đập nhỏ đem bán

Làm khô Spirulina nhờ cát

Dangeard - một nhà nghiên cứu người Pháp đã xác định thành phần

chính của Dihe là loại tảo xoắn Arthrospira(=Spirulina) platensis Năm

1970 việc nghiên cứu và sản xuất tảo được tiến hành trên diện tích 12 ha với sản lượng trên 1 tấn tảo khô mỗi ngày Ngày nay, có rất nhiều các nước nuôi trồng sản xuất tảo với quy mô lớn

Cháu bé mắc bệnh suy dinh dưỡng trầm trọng Cháu bé trong ảnh mắc căn bệnh Kwashiorkor - tiếng địa phương của

Ghana có nghĩa là “nếu một đứa trẻ mắc phải thì tiếp sau đó đứa trẻ thứ hai cũng trong tình trạng tương tự” thực ra đây là căn bệnh suy dinh dưỡng gặp

phổ biến ở các nước đang phát triển đặc biệt ở châu Phi và châu Á Chúng ta biết rằng nguyên nhân dẫn đến trẻ bị suy dinh dưỡng là do chúng không được cung cấp đủ các thành phần dinh dưỡng cơ bản trong thức ăn hàng ngày như protein, vitamin và các nguyên tố vi lượng Cách đây nhiều năm,

UNICEF đã báo cáo rằng hàng ngày có khoảng 40.000 trẻ em đói ăn và mắc các bệnh liên quan đến suy dinh dưỡng

Ngày nay, UNICEF cho biết khoảng 30.000 ca tử vong/ngày do suy dinh dưỡng Từ chiến tranh thế giới thứ 2 trở lại đây theo tính toán đã có tới

700 triệu người chết do suy dinh dưỡng Hàng ngày, có rất nhiều trẻ em phải hứng chịu cảnh đói khát do thiếu các điều kiện chăm sóc cần thiết Tuy nhiên, sẽ thật vô lý nếu chúng ta không thể làm gì tốt hơn, đặc biệt nạn nhân lại là trẻ em Bởi vậy, điều bức thiết đặt ra là chúng ta phải nhìn thẳng vào

sự thật và tìm kiếm các điều kiện nâng cao chất lượng cuộc sống Từ lâu, đông đảo người dân lao động các nước trên thế giới thường mơ ước một điều đơn giản: Thế giới được tạo nên bởi các khu vườn và ở đó cây lương thực được trồng một cách thừa thãi, nó thậm chí còn mọc được trên cả các vách đá, sa mạc và cả các đại dương có băng tuyết và sóng dữ Tuy nhiên cuộc đấu tranh của con người với miếng ăn không bao giờ công bằng Một

số trong chúng ta phải mất cả thời gian nghỉ ngơi để tìm kiếm thức ăn do điều kiện sống khắc nghiệt và kỹ thuật canh tác lạc hậu Trong khi đó một số khác lại có dư thừa lương thực và họ có thời gian học và xây dựng những công trình to lớn, vui chơi và làm nhiều việc khác nữa Sự bất công của tạo hóa đã khiến cho tài sản được phân bố không đồng đều đối với từng khu vực Liệu chúng ta có thể làm tốt hơn để cải tạo cuộc sống so với những gì thiên nhiên đã ban tặng ?

Có nhiều lý do chúng ta biện minh rằng để phát triển cuộc sống đầy

đủ là điều không dễ dàng song sẽ là không chính đáng nếu như trẻ em phải chịu cảnh đói khát, suy dinh dưỡng Qua các phương tiện truyền thông hoặc trực tiếp chứng kiến chúng ta không thể làm ngơ trước những thảm họa đói khát xảy ra tại nhiều nơi trên thế giới Mỗi ngày có tới 33.000 trẻ em trong

độ tuổi từ 0 – 5 chết vì thiếu dinh dưỡng và trong một năm con số đó tăng lên tới 12 triệu!

Spirulina được xem là chi vi khuẩn lam cổ đã từng xuất hiện từ cách

đây hơn 3 tỷ năm Trước đây, người ta cũng gọi nó là tảo lam nhưng chính

xác nó là vi khuẩn lam cổ có lịch sử lâu đời hơn tảo nhân thật hoặc thực vật

bậc cao tới hơn 1 tỷ năm Và nó cũng mang nhiều đặc điểm khác biệt so với các nguồn thức ăn truyền thống khác bởi vì:

- Nó có chứa tất cả các loại protein, vitamin, acid béo không bão hòa

và muối khoáng thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng

- Nó được sử dụng như loại thực phẩm ăn liền cho người tị nạn

- Liều lượng cần thiết là một thìa cà phê trong ngày Thiếu dinh dưỡng thường liên quan tới sự thiếu calo thông qua việc hấp thụ thực phẩm năng lượng như ngũ cốc, chất béo và dầu

-Spirulina có kích thước hiển vi và sinh trưởng trong điều kiện nước

hòa tan muối vô cơ với độ kiềm cao, ở đó vi khuẩn gây bệnh cho người khó phát triển

- Sợi Spirulina có dạng lò xo không chứa cellulose trong thành tế bào

nên rất dễ dàng cho tiêu hóa

Hơn 1 ngàn năm trước tổ tiên của những người Aztect ở Mexico đã

biết thu hái Spirulina từ các hồ kiềm tính, phơi khô dưới ánh nắng mặt trời

và dùng làm thực phẩm Ngày nay tập quán này vẫn rất phổ biến trong cộng đồng người Kanembous ở Chad

- Cùng với việc bổ xung thêm ngũ cốc, nó trở thành thứ thực phẩm hoàn hảo và đó là cách thức tạo ra thức ăn của người Aztecs và Kanembous

- Chỉ 10 gam Spirulina đáp ứng đủ nhu cầu vitamine B12 cho trẻ em

từ 8 tuổi trở xuống trong ngày

- Spirulina cũng có tác dụng hiệu qủa chống lại bệnh anemia vì nó có

chứa một hàm lượng sắt lớn Ngoài ra, chúng còn giết chết nấm gây bệnh

Candida albicans, tăng cường hệ thống miễn dịch,…

- Chỉ cần 2 gam Spirulina/ngày cung cấp đủ lượng beta-cartoten cần

thiết giúp cho cơ thể chống lại xerophthalmia

Spirulina có thể được trồng ở đâu? Nó được nuôi trồng ở khắp nơi

trên thế giới, trong các hồ kiềm tính Tuy nhiên để nâng cao năng suất và

chất lượng người ta đã đưa chúng vào nuôi trong các bể xây dựng nhân tạo

và cung cấp nước có tính kiềm

Kích thước và mức độ hoàn thiện của bể nuôi phụ thuộc vào khả năng thực tế về tài chính, kỹ thuật, khí hậu nới bạn sống

Thành phần dinh dưỡng của Spirulina

Thành phần dinh dưỡng của Spirulina:

- Khoảng 9% trọng lượng khô tổng số là các chất khoáng; hydrocarbon chiếm 15%

- Khoảng 6,5% là lipid trong đó bao gồm 2,6% là các acid béo

omega-3 và omega-6 chưa bão hòa (và đây là một tỷ lệ rất cao); thêm vào đó tỷ lệ trung bình của beta-caroten là 0,17% (rất cao) và vitamine B bao gồm 4µg

B12 trong khẩu phần 10g Spirulina cần thiết cho một người trưởng thành

trong 1 ngày

Sơ đồ qúa trình quang hợp

Spirulina là loài trong họ Osciliatoriaceae- nghĩa là chúng có khả

năng vận động tiến về phía trước hoặc phía sau Vận động này được thực hiện bởi các lông ở sườn bên cơ thể (fimbria)- là các sợi có đường kính 5-7nm và dài 1-2 micron nằm quanh cơ thể Các lông này hoạt động như tay chèo giúp cho vi khuẩn lam hoạt động

Spirulina có khả năng tạo ra các không bào khí nhỏ (gas vesicle) có

đường kính cỡ 70 nm và được cấu trúc từ các sợi protein bện lại Không bào

khí sẽ nạp đầy khí khi sợi Spirulina muốn nổi lên trên bề mặt để nhận ánh

sáng và để tiến hành quang hợp Đến cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn carbohydrate, lúc đó các tế bào tụ tập lại và tạo ra một áp suất thẩm thấu cao bên trong cơ thể, sau đó các không bào khí sẽ không thể duy trì áp suất thẩm thấu lâu bên trong tế bào và chúng sẽ vỡ, giải phóng ra các khí được nén rồi khí đó được hấp thụ bởi các dịch xung quanh Bây giờ,

không bào khí hoạt động giống như một qủa bóng thu nhỏ hoặc qủa khí cầu

bị vỡ, các sợi chìm xuống đáy và tại đây xảy ra qúa trình chuyển hóa carbohydrate thành protein

Có hai phương thức vận động của Spirulina giúp cho chúng chống lại

tác động của ánh sáng mặt trời trong cùng thời điểm chúng phải hấp thụ ánh sáng cần thiết bằng cách nổi lên hoặc chìm xuống trong khối cột nước và bằng cách bơi trong dòng nước

Trong môi trường sống có độ kiềm cao Spirulina nổi lên hoặc lặn

xuống ít nhất một lần trong suốt thời gian 24 giờ và sẽ thường xuyên hơn nếu như có gió nhẹ trên bề mặt hồ và nó sản sinh ra 2-4 gam sinh khối mỗi ngày trong điều kiện khí hậu thích hợp

Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina Hiệu qủa chữa bệnh của

Spirulina

Người ta đã chỉ ra rằng ở hơn 30 trung tâm dinh dưỡng, bệnh viện và

nhà thương ở các nước đang phát triển sử dụng Spirulina làm thức ăn với

hàm lượng 10g/ngày, kết quả cho thấy các bệnh nhân đã hồi phục trạng thái suy dinh dưỡng chỉ sau 1- 3 tuần lễ Sự phục hồi đến nhanh hơn gấp 2-3 lần

so với các liệu pháp truyền thống Spirulina là phương thức nhằm giải quyết

vấn đề bức thiết của suy dinh dưỡng không phụ thuộc vào cứu trợ từ nước ngoài Nó có thể được sản xuất ngay tại địa phương Đã có hơn 1000 bài báo khoa học được xuất bản đề cập đến hiệu qủa sinh học của loài này Chỉ cần 2 gam/ngày giúp cho bạn chống lại bệnh xerophthalmia, một căn bệnh phát sinh do thiếu vitamine A Các tiền vitamine A và beta-caroten trong thành phần tảo có tác dụng chống lại ung thư vì chúng là các chất chống oxy hóa

Nó có chứa hàm lượng cholesterol thấp Hàm lượng cao của sắt và hàm lượng B12 cao (không kể các chất tương tự B12) có tác dụng rất mạnh chống lại anemia

Hai tác dụng chữa bệnh quan trọng của Spirulina là kết hợp với

polysaccharide giúp cho DNA sửa chữa những sai hỏng do tác dụng của chất phóng xạ - giúp chữa trị cho các bệnh nhân trong thảm họa Chernobyl và các thảm họa hạt nhân khác Và tác động ức chế vi rus HIV-1 từ bản sao của chính nó và từ đó xuyên qua màng của tế bào vật chủ Tác động này đã được chứng minh bằng các tài liệu liên quan đến bệnh cúm A, bệnh quai bị, bệnh sởi,…

Nuôi cấy tảo như thế nào?

Để nuôi Spirulina thành công bạn phải chú ý đáp ứng các điều kiện sau:

- Spirulina cần môi trường nuôi kiềm tính (muối natri cacbonat và pH

- Môi trường nước cần được khuấy đều liên tục Các chất dinh dưỡng cần được cung cấp là phospho, nito và sắt cùng với các chất khoáng khác, các chất này được cung cấp thông qua muối biển Bạn nhớ phải bổ xung

nguồn carbon vì 47% trọng lượng khô của Spirulina là hợp chất

từ 100 – 500 kg hoặc 1 tấn sinh khối trên ngày

Hệ thống bể nuôi tảo

Một vấn đề lớn với các bể là: loại vật liệu gì được sử dụng để làm thành bể và đáy bể, kích thước của thành bể bao nhiêu? Câu trả lời không hề đơn giản

Thiết kế bể được chứng minh là phù hợp tối đa thuộc loại bể hình chữ nhật có góc vòng cung Kiểu thiết kế này áp dụng cho các bể có diện tích từ

1 mét vuông tới hiện tích 5 hecta

Hãy nhớ rằng: cứ mỗi diện tích rộng 1 mét vuông cung cấp đủ dinh dưỡng cho 1 đứa trẻ trong ngày

Bể nuôi cấy Spirulina phải được khuấy trộn liên tục trong suốt ngày

(vào lúc có ánh sáng) vì các lý do sau đây:

- Để đảm bảo rằng dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy được cung cấp thường xuyên và đầy đủ cho tảo

- Để di chuyển các sợi tảo từ dưới lên trên giúp cho chúng tiếp xúc được với ánh sáng mặt trời và tiến hành quang hợp

Bể nuôi cấy cần được khuấy liên tục

Gíông gốc nuôi trong PTN cần được khuấy liên tục

Bể tròn loại được sử dụng trong sử lý rác thải cũng có thể được sử dụng, chủ yếu ở Đài loan và Ấn độ

Bể được tạo ra từ chất liệu plastic có thể làm được với diện tích 100 mét vuông với khung gỗ cao 40 cm, khuấy bằng tay

Bể tròn ở Đài loan

Bể làm bằng vật liệu plastic

Trang trại nuôi tảo

Trang trại thủ công Trang trại trung bình Trang trại sản xuất lớn

Chúng ta đã thấy rằng có 3 hệ thống cơ bản dùng trong nuôi trồng Spirulina:

Việc lựa chọn xây dựng loại thiết bị nào tùy thuộc vào điều kiện bạn

có như số nhân lực, khí hậu, diện tích mặt bằng, nước, các hóa chất cần thiết, nguồn điện, khả năng tài chính,… Ở đây chúng tôi không nói đến hệ thống nuôi cấy nhờ sử dụng các túi bóng chứa dịch tảo, được bơm khí và nuôi dưới ánh sáng mặt trời bởi vì chúng không thể tạo ra được sản lượng sinh khối

Spirulina lớn cần thiết

Ở đây chúng ta cũng không bàn thảo về vấn đề kinh phí xây dựng các

bể nói trên vì chúng dao động tuỳ theo mỗi nước

Chú ý!

Nếu vùng đất nơi bạn định xây bể có mối, thì không nên làm bể bằng plastic, vì chúng dễ bị mối ăn Chúng ta phải xây bể bằng bê tông, hoặc gạch hoặc đá có chát vữa xi măng

Hệ thống bể nuôi nhiều kênh

Bể nuôi nhiều kênh

Hệ thống bể nuôi nhiều kênh có diện tích 1 ha cần tới 4 mô tơ công suất 12kW để vận hành các cánh khuấy Độ sâu của môi trường nước là khoảng 15 cm

Giống – Hoá chất nuôi tảo

Phòng thí nghiệm

Nông dân thường chỉ có máy cày, gia súc, phân bón và thiết bị thu

hoạch Tuy nhiên một trang trại Spirulina cần phải có một phòng thí nghiệm

Tất nhiên bạn không cần đầu tư qúa mức như ở các viện nghiên cứu mà chỉ

cần có các thiết bị và hoá chất cơ bản cho nghiên cứu vi sinh là được

Một số dụng cụ hóa chất dùng trong phòng thí nghiệm

Đó là: một chiếc cân có thể đo được trọng lượng tới 1 mg, 2 chiếc cân

đo được giới hạn trọng lượng từ 100 gam cho tới 5 hoặc 10 kg, 1 chiếc kính

hiển vi có độ phóng đại từ 25 – 800 lần, máy đo pH, nhiệt kế, một máy đo

cường độ ánh sáng biên độ hoạt động từ 100 – 100000 lux, một đĩa Secchi

dùng để đo độ trong, ít nhất là hai chiếc bơm điện dùng cho bể nuôi cá, 1 bể

chứa có dung tích từ 50 – 100 lít để tạo ra môi trường nuôi cấy, túi bóng

plastic có van và đầu nối chữ T, hệ thống lọc nước và các đồ thủy tinh khác

như chai, lọ, đèn cồn,…Hãy chú ý rằng chúng ta cần có ít nhất 2 chiếc nhiệt

kế vì khả năng 1 trong chúng có thể vỡ

Điện năng tối thiểu cho một hệ thống với diện tích 100 mét vuông là

250W, dòng điện một chiều 12V Không có phòng thí nghiệm nào cần tới

nguồn 110 hoặc 220V Đây là nguồn năng lượng nhỏ- đủ để chạy một phòng

thí nghiệm và các cánh quạt khuấy trong bể

Cần có một chiếc bơm nước để bơm và thu hoạch sinh khối khi bể có

nhiều hơn 2 mét khối nước Thiết bị này có thể chạy nhờ năng lượng mặt

trời

Sau đây là công thức môi trường dùng để nuôi cấy Spirulina

STT Loại hóa chất Hàm lượng (g/l)

Giống tảo cần được đặt mua tại các bảo tàng giống tảo có uy tín, cách

giữ và duy trì giống chủ động cho sản xuất cần được đề cập đến Tôi xin giới

thiệu tới các bạn một địa chỉ tại Việt nam có cung cấp giống và tư vấn xây

dựng quy trình nuôi tảo đó là bảo tàng giống tảo Việt nam do Giáo sư

Dương Đức Tiến thành lập từ năm 1982

Nuôi cấy tảo như thế nào?