Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn spirulina

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN --- VŨ THỊ LỆ GIANG PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN TẠO NƯỚC GIẢI KHÁT TỪ TẢO XOẮN SPIRULINA KHÓA LUẬN T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN -

VŨ THỊ LỆ GIANG

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG VI SINH VẬT

CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN TẠO NƯỚC GIẢI KHÁT

TỪ TẢO XOẮN SPIRULINA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên nghành: Vi sinh học

Người hướng dẫn khoa học

TS NGUYỄN QUANG THẢO

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo,

TS.Nguyễn Quang Thảo KH và CN Bộ C ng Thương và cô giáo, PGS

TS Đinh Thị Kim Nhung, giảng viên chính, tổ Thực vật – i sinh Trường Đại

hoc Sư phạm Hà Nội 2 người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong thời gian

học tập và nghiên cứu đề tài này

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ

môn Thực vật – Vi sinh, Khoa Sinh – KTNN trường Đại học sư phạm Hà Nội,

Sở khoa học công nghệ ĩnh Phúc C ng ty dược Hậu Gi ng đã nhiệt tình

giảng dạy và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian em thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm

khoa Sinh – KTNN Trung tâm th ng tin thư viện, Phòng thí nghiệm Vi sinh

vật trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn

thành khóa luận này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gi đình bạn bè và người thân,

những người lu n qu n tâm động viên, khích lệ giúp đỡ em trong suốt quá

trình học tập, tiến hành và hoàn thiện đề tài

Hà Nội, Tháng 05 Năm 2016

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Lệ Giang

LỜI CAM ĐOAN

Em xin c m đo n đây là kết quả nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, tất cả những số liệu đều đƣợc thu thập từ thực nghiệm và qua xử lý thống kê, hoàn toàn không có số liệu sao chép, bị đặt Đề tài nghiên cứu này không trùng với công trình nghiên cứu của các tác giả khác

Trong đề tài, em có sử d ng một số dữ liệu của một số tác giả khác, em xin phép các tác giả đƣợc trích dẫn để bổ sung cho khóa luận của mình

Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, Tháng 05 Năm 2016

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Lệ Giang

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 M c đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm v nghiên cứu 2

4 Ý nghĩ kho học và ý nghĩ thực tế 2

5 Đóng góp củ đề tài 2

NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Giới thiệu về tảo xoắn Spirulina 3

1.1.1 Sơ lược về tảo xoắn Spirulina 3

1.1.2 Đặc điểm sinh học của tảo xoắn Spirulina 3

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng và công dụng của tảo xoắn Spirulina 5

1.1.4 Tình hình nghiên cứu của tảo xoắn Spirulina hiện nay 8

1.2 i sinh vật và quá trình lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 11

1.2.1 Vi hu n lactic 11

1.2.2 Vi hu n giấm 12

1.2.3 Nấm men 13

1.2.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nhóm vi sinh vật lên men tạo nước giải hát từ tảo xoắn Spirulina 14

1.2.5 Cơ chế của quá trình lên men lactic 18

1.2.6 Cơ chế của quá trình lên men ethanol (lên men rượu) nhờ nấm men 19

1.3 Ứng d ng Spirulina trong thực phẩm xử lý m i trường y học và mỹ phẩm 20

1.3.1 Ứng dụng trong thực ph m 20

1.3.2 Ứng dụng trong xử lý môi trường 21

1.3.3 Ứng dụng trong y học 22

1.3.4 Ứng dụng trong mỹ ph m 23

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG À PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.1 Nguyên liệu 24

2.1.2 Hóa chất,dụng cụ thí nghiệm 24

2.1.3 Các loại môi trường 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.2.1 Phương pháp vi sinh 26

2.2.2 Phương pháp hóa sinh 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Phân lập chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 31

3.1.1 Phân lập chủng vi hu n lactic có hả năng lên men tạo nước giải hát từ tảo xoắn Spirulina 31

3.1.2 Phân lập chủng vi hu n giấm có hả năng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 33

3.1.3 Phân lập chủng nấm men có hả năng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 34

3.2 Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 36

3.2.1 Tuyển chọn chủng vi hu n lactic có hả năng lên men tạo nước giải hát từ tảo xoắn Spirulina 36

3.2.2 Tuyển chọn chủng vi hu n giấm có hả năng lên men tạo nước giải hát từ tảo xoắn Spirulina 41

3.2.3 Tuyến chọn chủng nấm men có hả năng lên men tạo nước

giải hát từ tảo xoắn Spirulina 46

3.3 Ứng d ng lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 48

3.3.1 Lên men nước giải hát từ tảo xoắn Spirulina 48

3.3.2 Đánh giá cảm quan sản ph m 49

3.3.3 Kiểm tra chất lượng sản ph m 50

KẾT LUẬN 53

1 Kết luận 53

2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Đặc điểm hình thái và kích thước củ vi khuẩn l ctic trong các

mẫu phân lập 32

Bảng 3.2 Đặc điểm hình thái và kích thước củ vi khuẩn giấm trong các mẫu phân lập 33

Bảng 3.3 Đặc điểm hình thái và kích thước củ nấm men trong các mẫu phân lập 35

Bảng 3.4 Độ pH hàm lượng xit l ctic củ chủng vi khuẩn l ctic 37

Bảng 3.5 Chiều c o cặn men củ vi khuẩn l ctic 37

Bảng 3.6 Kết quả củ các thí nghiệm dùng để định d nh vi khuẩn 40

Bảng 3.7 Đặc điểm sinh hó củ 15 chủng vi khuẩn giấm 45

Bảng 3.8 Hàm lượng khí CO2 giải phóng s u 7 ngày lên mencủ nấm men 46

Bảng 3.9 Khả năng kết lắng khác nh u củ nấm men 47

Bảng 3.10 Đánh giá chất lượng sản phẩm nước giải khát bằng phương pháp cảm qu n 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình dạng tảo Spirulina dưới kính hiển vi 4

Hình 3.1 Ảnh ch p tế bào vi khuẩn lactic trên kính hiển vi quang học × 1000 lần 32

Hình 3.2 Chủng giống vi khuẩn lactic trên m i trường thạch đĩ 33

Hình 3.3 Chủng giống vi khuẩn giấm trên m i trường thạch đĩ 34

Hình 3.4 Tế bào vi khuẩn giấm trên kính hiển vi quang học × 1000 lần 34

Hình 3.5 Tế bào nấm men trên kính hiển vi quang học × 1000 lần 35

Hình 3.6 Ảnh ch p khuẩn lạc nấm men trên m i trường thạch đĩ 36

Hình 3.7 Thử nghiệm hoạt tính c t l se âm tính 38

Hình 3.8 Thử nghiệm hoạt tính c t l se dương tính 38

Hình 3 9 Vi khuẩn sinh acid lactic 39

Hình 3.10 Vi khuẩn không sinh acid lactic 39

Hình 3.11 Chuyển hoá ethanol thành acid acetic của các mẫu vi khuẩn 41

Hình 3.12 Hoạt tính catalase của vi khuẩn giấm 43

Hình 3.13 Ba mẫu lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 49

Hình 3.14 Kết quả thử nghiệm đánh giá sản phẩm nước giải khát 51

Hình 3.15 Quy trình lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina 53

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì ngành công nghiệp sản xuất nước giải khát cũng phát triển mạnh mẽ Với xu hướng của thời đại các sản phẩm nước nước giải khát được làm từ các nguồn nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên, từ nguồn nguyên liệu x nh đặc biệt là từ những nguyên liệu vừa

có giá trị dinh dưỡng cao vừa có giá trị dược liệu ngày càng được ư chuộng

Tảo xoắn (tên kho học là Spirulina platensis) là một loại vi tảo dạng sợi

xoắn màu x nh l c chỉ có thể qu n sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới kính hiển vi Những nghiên cứu mới nhất lại cho biết

chúng cũng kh ng phải thuộc chi Spirulina mà lại là thuộc chi Arthrospir

Tên kho học hiện n y củ loài này là Arthrospir pl tensis thuộc bộ

Oscil tori les họ Cy nob cteri Tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ nhiều

năm n y Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng c o Các nhà

kho học trên thế giới đã coi tảo Spirulina là sinh vật có ích cho loài người

Tổ chức Y tế thế giới (WHO/OMS) c ng nhận tảo Spirulina là thực phẩm bảo

vệ sức khỏe tốt nhất củ loài người trong thế kỉ 21 Cơ qu n quản lí thực phẩm và dược phẩm Ho Kì (FDA) c ng nhận nó là một trong những nguồn protein tốt nhất [11], [12]

Trên thế giới, sản phẩm từ tảo xoắn đã được biết đến khá lâu ở dạng là: thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Ở Việt Nam, sản phẩm từ tảo xoắn chủ yếu được biết đến dưới dạng dược phẩm, tận d ng những lợi ích của tảo xoắn

để cải thiện sức khỏe củ con người Tuy nhiên, sản phẩm này chỉ mới phát triển ở những năm gần đây Vì vậy, việc nghiên cứu chế biến nước giải khát

từ tảo xoắn, sẽ góp phần làm phong phú các sản phẩm nước uống trên thị trường và tận d ng các ích lợi từ nguồn dược liệu này đến người tiêu dùng,

chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật

có khả năng lên men t o nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina”

2 Mục đích nghiên cứu

Phân lập, tuyển chọn được chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo

nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn, nấm men có khả năng lên men từ tảo

xoắn Spirulina

3.2 Ứng d ng để lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế

4.1 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đặc tính sinh lý, sinh hóa của chủng vi sinh vật vi khuẩn

lactic và nấm men có khả năng lên men từ dịch tảo xoắn Spirulina để sản xuất

nước giải khát

4.2 Ý nghĩa thực tế

Là một trong những công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu khả năng

lên men dịch tảo xoắn Spirulina để sản xuất nước giải khát dựa trên phân lập

và tuyển chọn vi khuẩn lactic và nấm men trong dịch tảo xoắn Spirulina Tạo

ra mặt hàng mới từ nguồn nhiên liệu tảo xoắn Spirulina, làm phong phú đ

dạng các mặt hàng nước giải khát có nguồn gốc thiên nhiên trên thị trường,

đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao củ con người

5 Đóng góp của đề tài

Phân lập được 15 chủng vi khuẩn lactic, 10 chủng vi khuẩn giấm và 9

chủng nấm men Tuyển chọn được 9 chủng thuộc giống Lactobacillus: H2, H5,

H11, H4, H9, H1, H7, H14, H12 6 chủng thuộc giống Acetobacter: A 1 , A 2 , A 3 , A 6 ,

A 7 , A 8 và 3 chủng nấm men: T1, T4, T7. Bước đầu đã xây dựng quy trình lên

men tạo sản phẩm nước giải khát quy mô phòng thí nghiệm

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về tảo xoắn Spirulina

1.1.1 Sơ lược về tảo xoắn Spirulina

Tảo lam hay còn gọi là vi khuẩn lam theo tiếng Hi Lạp thì cyanos-blue

là một ngành vi khuẩn mà có khả năng hấp thu năng lượng qua quá trình quang hợp

Tảo xoắn Spirulina là vi khuẩn lam dạng sợi thuộc ngành vi khuẩn lam

hay tảo lam

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

thước chỉ khoảng 0,25 mm Chúng sống trong m i trường giàu bicarbonate (HCO3-) và độ kiềm cao (pH 8,5-9,5) Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao

Do hình thái “lò so xoắn” dễ nhận biết qua kính hiển vi, người t cũng

thường gọi tảo này là “tảo xoắn” Tảo Spirulina vẫn tiếp t c được nghiên cứu

sử d ng như thức ăn – vị thuốc nhân loại trong tương l i do khả năng phát triển cực kỳ nhanh của một vi sinh vật đơn bào

Spirulina xuất hiện cách đây hơn 3 tỷ năm Nó là vi khuẩn lam cố định có

lịch sử lâu đời hơn tảo nhân thật hoặc thực vật bậc cao tới 1 tỷ năm Hơn 1 ngàn

năm trước tổ tiên của những người Aztect ở Mexico đã biết thu hái Spirulina từ

các hò kiềm tính phơi dưới ánh nắng mặt trời và dung làm thực phẩm

Tên gọi Spirulina do nhà tảo học Deurben (người Đức) đặt năm 1927

dựa trên hình thái của tảo là dạng sợi xoắn ốc (spiralis)

1.1.2 Đặc điểm sinh học của tảo xoắn Spirulina

1.1.2.1 Phân loại

Spirulina phân bố rất rộng rãi trong các m i trường khác nhau và và có

thể phát triển trong các m i trường các loại tảo khác không thể sinh sống Một

vài loài Spirulina tiêu biến như Spirulina platensis, Spirulina maxima, Spirulina geilleriF.geiller

Ngành tảo lam sắp liền sau ngành vi khuẩn và tách riêng với các nhóm tảo khác là vì: Chư có nhân rõ rệt, không có sự sinh sản hữu tính, có chứa sắc tố, tản đơn sơ đơn bào hoặc hình sợi

1.1.2.2 Đặc điểm sinh lý

Tảo xoắn Spirulina là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh l c, chỉ có

thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới kính hiển vi

Hình 1.1 Hình dạng tảo Spirulina dưới kính hiển vi [22]

Giống như các thực vật khác, Spirulina cần có chất dinh dưỡng để phát

triểnnhư nước, cacbon, nito, photpho, k li lưu huỳnh, sắt và các chất khoáng khác Khi có ánh sáng mặt trời quá trình quang hợp xảy ra và loài vi tảo này chuyển hóa các chất dinh dưỡng kể trên thành chất nuôi tế bào, đồng thời thải

ra khí oxy Các tế bào sản sinh một cách đơn giản là tự phân và một số loài có khả năng tăng gấp đ i số tế bào trong vòng vài giờ đồng hồ trong điều kiện phòng thí nghiệm [11]

Trong hồ tự nhiên và dưới nước biển, tảo phát triển nhanh chóng và sau

đó chết theo từng mùa Việc chất dinh dưỡng sẵn có trong hồ tự nhiên hoặc tại các hệ thống thủy sinh thái thường là nhấn tố chủ yếu hạn chế sự tăng trưởng Mư làm tr i chất dinh dưỡng củ đất xuống hồ ao, sông ngòi tạo điều

kiện cho tảo mùa phát triển Ở đại dương chỉ có những đ n giàu chất dinh dưỡng do các luồng nước chính tạo ra gặp vùng đất rộng có thể làm hình thành các vùng tăng trưởng thường xuyên cho quần lạc thực vật phù du này là

cơ sở của mạng lưới thực phẩm và hỗ trợ cho mọi sự sống dưới nước thuộc hình thái c o hơn [12], [11]

Tại các hồ cấy vi tảo người ta không cần đất màu Tuy nhiên do vi tảo phát triển với tốc độ lớn như vậy, nên phải cung cấp chất dinh dưỡng nhanh hơn so với cây trồng trên cạn Phải bơm xuống nước đủ lượng CO2 và phải luôn luôn cung cấp chất dinh dưỡng có khả năng hò t n khác để các hồ luôn luôn có vi tảo được thu hoạch

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng và công dụng của tảo xoắn Spirulina

1.1.3.1 Giá trị dinh dưỡng của tảo xoắn Spirulina

Spirulina còn có tên thương mại là Arthrospira platensis mà được nuôi

trồng trên thế giới như một nguồn thực phẩm, chúng rất giàu chất dinh dưỡng Hiện n y được phổ biến như là thực phẩm bổ dưỡng tại US và Europe

Protein: 55%-70%

Giàu các vitamin: vitamin A, B1, B2, B3, B6, B12, vitamin C, vitamin D, vitamin E, folate ,vitamin K, biotin, axit pantothenic, beta carotene – tiền chất của vitamin A, inositol

Giàu các chất khoáng: Canxi, mangan, sắt, chromium, photpho, magie, selen

Giàu các sắc tố: phycoxyanin, chlorophyll, carotenoid và xanthophyll và các sắc tố khác

Các hợp chất hữu cơ: Axit g m linoleic glycolipid, các pholysaccharide Các axit amin: Isoleucine, phenylalanine, leucine, threonine, lysine, trytophan, methionine, valine, alanine, glycine, arginine, histidine, axit aspartic, proline, cystine, serine, axit glutamic, tyrosine [12]

Đặc biệt chúng chứa nhiều axit amine không thay thế mà động vật không thể tự tổng hợp được

Vì vậy Spirulina được nuôi trồng rất phổ biến trên thế giới, được sử

d ng vào nhiều vào m c đích khác nh u: Y – Dược, mỹ phẩm, thực phẩm, nông nghiệp thủy sản và được coi là thức ăn củ con người trong tương l i

1.1.3.2 Công dụng của tảo xoắn Spirulina

Protein chất lượng cao

Spirulina là một loại tảo đơn bào nhỏ dạng xoắn ốc, chứa protein cân bằng hoàn chỉnh và nhiều chất dinh dưỡng có giá trị Spirulina chứa khoảng

70% protein dễ tiêu, lượng protein c o hơn bất kỳ lượng thực phẩm nào khác

Ngoài ra thành phần của tảo Spirulina còn chứa 18/22 axit amin, tất cả

những axit amin cần thiết này tạo thành một nguồn thực vật hoàn chỉnh về

protein Hơn nữa, protein trong Spirulina dễ tiêu hó hơn so với các nguồn thịt

Thực vậy, protein thịt bò được ước lượng chỉ dễ tiêu 20%, trong khi

protein Spirulina là 95 Spirulina không những là thực phẩm tuyệt vời giúp cơ

thể dễ dàng hấp th protein chất lượng cao mà còn chứa các men hỗ trợ quá trình tiêu hóa [11]

Chất giàu dinh dưỡng tự nhiên

Nguồn dinh dưỡng thực phẩm tự nhiên hoàn chỉnh được tìm thấp trong

thực phẩm này là Spirulina cho ta những điều lợi ích vô tận về sức khỏe, Spirulina có lượng beta-calotene cao – tiềm chất của vitamin A gấp 25 lần 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 giàu gan cá, beta-calotene hoàn toàn

kh ng độc hại, thậm chí khi sử d ng với số lượng lớn

Spirulina giàu vit min A được chuyển hóa cần thiết cho mắt, làn da,

răng móng xương và một hệ thống miễn dịch tốt bảo vệ cơ thể

Spirulina là một nguồn cung cấp vitamin B tuyệt vời c thể là vitamin

B12, quan trọng với người ăn ch y gấp 2- 6 lần gan bò sống thực phẩm dinh dưỡng này cũng chứa vitamin E là nguồn sắt cao và chứa 14 chất khoáng tự nhiên và nhiều vi lượng [12]

Siêu thực ph m cho người ăn iêng

Spirulina là một trong những thực phẩm giàu chất dinh dưỡng nhất và chứ it chất béo Nhiều người nhận thấy rằng sử d ng Spirulina trước bữ ăn

sẽ làm giảm lượng thức ăn của họ sẽ làm giảm nhu cầu thèm ăn của họ, cách này thích hợp cho người ăn kiêng Đối với những người suy dinh dưỡng, cần

tăng trọng cách tốt nhất là bổ sung Spirulina sau mỗi bữ ăn Chất dinh dưỡng

sẽ được tích lũy lại giúp người suy dinh dưỡng mau chóng hồi ph c Loại siêu thực phẩm này có thể là một thành phần giá trị của bất kỳ củ chương

trình tăng cân hoặc giảm cân sức khỏe nào Spirulina cũng là nguồn cung cấp

cacbonhydrate phức hợp tuyệt vời, nó chứa glycogen dễ được cơ thể hấp th

và biến đổi nh nh chóng thành năng lượng chúng ta cần mỗi ngày [11], [12]

Hỗ trợ miễn nhiễm tự nhiên

Spirulina chứ đựng nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự miễn nhiễm tối

ưu như GLA beta-carotene và các carotenoid khác Lượng giàu chứa GLA gấp

3 lần so với dầu cây anh thảo Nghiên cứu đã tìm r GLA giúp làm giảm bệnh huyết áp cao và giảm lượng cholesterol trong máu, làm dễ chịu các trường hợp viêm khớp, các cơn đ u tiền kinh nguyệt và các bệnh khác về da [11], [12]

Spirulina được nghiên cứu rộng rãi nhằm công bố đặc tính tăng cường miễn nhiễm, các nghiên cứu cho thấy Spirulina có thể làm tăng mức độ kháng

thể và hoạt động đại thực bào, cả hai đều quan trọng đối với một hệ thống miễn nhiễm mạnh mẽ nó cũng giúp cân bằng hoạt động hệ thống miễn nhiễm của bạn [11], [12]

Lọc và giải độc

Còn một lý do khiếp cho Spirulina quan trọng chúng chứ diệp l c gấp

nhiều lần so với cỏ linh lăng hoặc lúa mì Chất diệp l c là sắc tố giúp thực vật

có màu xanh và rất trong sạch, với nhiệm v là làm sạch hệ thống kim loại

nặng và các độc tố khác trong cơ thể có hại cho sức khỏe Những năm qua,

nhiều người mong muốn làm thanh khiết cơ thể đã ăn kiêng định kì bằng

Spirulina [11]

1.1.4 Tình hình nghiên cứu của tảo xoắn Spirulina hiện nay

1.1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trước những năm 1960 việc cấy trồng Spirulina làm thực phẩm chư có

một khát niệm thực sự Năm 1960 Spirulina mới biết đến, loại tảo này do tiến sĩ

Clement người Pháp tình cờ phát hiện khi đến hồ Sat ở Trung Phi Năm 1963,

Viện dầu hỏ Pháp đã bắt đầu qu n tâm đến báo cáo về loại bánh tảo Dihe [11]

Được biết đó là tảo Spirulina, họ đã tiến hành nghiên cứu loại tảo này

trong phòng thí nghiệm rồi xây dựng quy trình sản xuất thử Tuy nhiên điều

kiện tự nhiên củ nước Pháp không thuận lợi cho việc nuôi trồng loại tảo này Dur nd Giám đốc công ty sản xuất soda ở hồ Texcoco - Mêhic đã ứng d ng

quy trình của viện dầu hoả Pháp tiến hành nuôi tảo Spirulina trên một phần

diện tích của hệ thống b y hơi nhờ năng lượng mặt trời của hồ Texcoco Từ

năm 1970, Công ty Soda – Texcoco vừa sản xuất soda vừa sản xuất tảo trên

diện tích khoảng 12 ha với sản lượng mỗi ngày là trên 1 tấn tảo khô [11],[12]

Năm 1973 Tổ chức Lương n ng 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 hó Đáng lưu ý trước hết là

công trình nghiên cứu phòng chống ung thư gây r 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 điều trị bằng Spirulina nguyên chất Khi uống Spirulina,

lượng chất phóng xạ đã được đào thải khỏi đường tiểu củ 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 Tại Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều

1g Spirulina/ngày, có tác d ng trị ung thư ở những bệnh nhân ung thư do thói

quen nhai trầu thuốc [11], [12]

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

Hiện nay trong các đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật có đề tài sử

d ng Spirulina Sản lượng Spirulina trên thế giới khoảng 1000 tấn kh /năm

.Những nước đi đầu sản xuất đại trà loại tảo này là Mehico, Mỹ, Đài Lo n Ấn

Độ 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 xuất chư nhiều, nên giá bán những chế phẩm Spirulina rất đắt Gần đây việc phát hiện và đư vào sử d ng 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 d ng

có hiệu quả sinh khối tảo này [11], [12]

1.1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Tảo Spirulina được giáo sư Ripley D.Fox- nhà nghiên cứu về tảo và các

chế phẩm của tảo tại “Hiệp hội chống suy dinh dưỡng bằng các sản phẩm từ tảo” tại Pháp đư vào iệt N m năm 1985

Trong những năm 1985 -1995 đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước 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 “C ng nghiệp nuôi trồng và và sử lý tảo Spirulina”

H y đề tài cấp thành phố củ Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng –TP Hồ Chí Minh và cộng sự với đề tài “Nghiên cứu sản xuất và sử d ng thức ăn có tảo

Spirulina trong dinh dưỡng điều trị” [11], [12]

Cho đến nay, nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm

từ tảo Spirulina đã được thành lập Đó là các cơ sở như ĩnh Hảo - Bình

Thuận, Châu Cát, Lòng Sông - Thuận Hải, Suối Nghệ - Đồng N i Đắc Min -

Đắc Lắc Nguồn CO2 từ lò nung v i s u khi đã lọc b i và các hầm khí bio ga cũng đã được nghiên cứu tận d ng để phát triển nuôi trồng tảo và cũng đã thu

được một số kết quả khả quan Ngoài các sản phẩm Spirulina nhập từ Thái

Lan, Trung Quốc với nhiều tên gọi khác nh u bán hàng theo phương thức phân phối đ 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 N m cũng đã xuất hiện

ngày càng nhiều và đ dạng Trước đây đã từng có bột dinh dưỡng Enalac, Sonalac có 5% tảo [11] N y đã có 5 sản phẩm Spir@ của Công ty DETECH

- Viện Khoa học và Công nghệ Việt N m được C c An toàn thực phẩm - Bộ

Y tế cấp phép lưu hành trên thị trường Đó là các sản phẩm:

1 Spir@ B - Tảo bồi bổ: Tảo xoắn Spirulina dùng cho người suy dinh

dưỡng người mới ốm dậy cần bồi bổ ph c hồi sức khoẻ

2 Spir@ HA - Tảo điều hoà huyết áp: Tảo xoắn Spirulina kết hợp tinh

chất ho hòe ho cúc dùng cho người bị tăng huyết áp, giảm stress và tăng cường trí nhớ cho người già

3 Spir@ CĐ - Tảo phòng chống độc: Tảo xoắn Spirulina kết hợp tinh

chất cao hạt nho: dùng để tăng sức đề kháng, chống độc, khử gốc tự do

4 Dia-Spir@ - Tảo phòng chống tiểu đường: Tảo xoắn Spirulina kết hợp

vitamin, khoáng chất dùng cho người bị bệnh đái tháo đường týp 1 và týp 2

5 Spir@ Cid - Tảo phòng chống ung thư: Tinh nghệ nguyên chất kết

hợp với tảo xoắn Spirulina, cao hạt nho dùng hỗ trợ cho việc phòng và chữa

các bệnh ung thư [11], [12]

Tất cả các sản phẩm trên có thể không phải là “thần dược” Nhưng với xu thế hòa nhập cùng thế giới, nhất là s u khi đã th m gi vào WTO chúng t cũng không thể phủ nhận những tác d ng của thực phẩm chức năng mà thế giới đã thừa nhận Do vậy người tiêu dùng, nhất là người bệnh và những người có điều kiện về kinh tế nên tìm hiểu và nên sử d ng ngày càng nhiều hơn các loại thực

phẩm chức năng như là tảo Spirulina vì sức khoẻ của chính mình

1.2 Vi sinh vật và quá trình lên men tạo nước giải khát từ tảo xoắn

Spirulina

Hệ vi sinh vật lên men dịch tảo xoắn Spirulina là một tập đoàn vi sinh

vật cộng sinh b o gồm các vi khuẩn và nấm men

Những vi khuẩn gây lên men sinh axit l ctic được gọi là vi khuẩn lactic

Vi khuẩn l ctic được đặc trưng bởi khả năng sinh xit lactic rất mạnh từ các loại đường khác nh u đặc biệt là đường lactose Hầu hết các vi sinh vật sinh

xít l ctic đều thuộc về họ Lactobacillaceae và được xếp bốn chi: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc Chúng có dạng

hình cầu hoặc hình que, Gram dương kh ng bào tử, kh ng di động Tuy nhiên, hiện n y người ta tìm thấy một số giống trong họ vi khuẩn lactic có khả năng tạo bào tử Vi khuẩn lactic không khử nitrate, phản ứng catalase âm tính,

kỵ khí tuỳ ý, một vài loài kỵ khí sống trong hệ tiêu hoá củ con người [6]

Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có nhu cầu dinh dưỡng c o Để sinh trưởng bình thường, ngoài nguồn cacbon, chúng cần nitơ một phần dưới dạng cacaxit amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng, và các chất khoáng… Chúng không thể phát triển được trong m i trường có thành phần đơn giản như glucose và NH4+ như một số loài khác Vì thế người ta phải cho vào môi

trường một số chất giàu dinh dưỡng: cao nấm men, cao thịt, các loại đường để chúng có thể lên men

Vi khuẩn lactic có thể tồn tại trong m i trường khô, có thể chịu được hàm lượng cồn từ 10 – 15% và có thể chịu được nồng độ CO2 cao Chúng được tìm thấy khắp nơi trong tự nhiên dưới da, trong hệ tiêu hoá…

Lactobacillus có vai trò quan trọng nhất trong lên men lactic

Vi khuẩn lactic là vi khuẩn kỵ khí Gr m dương, có dạng hình que dài, không sinh bào tử, tế bào thường xếp đ i hoặc thành chuỗi kh ng di động Chúng là nhóm chính của vi khuẩn axit lactic, hầu hết các chủng của chúng biến đổi đường lactose và những đường khác thành axit lactic Chúng là vi khuẩn rất phổ biến và thường là lành tính Ở người, chúng có mặt ở âm đạo và

ở ruột Nhiều loài có ở thực vật đ ng phân rã Sự sản xuất axit l ctic làm ngăn cản sự phát triển của một vài loài vi khuẩn có hại khác [4], [5]

năng lên men acetic thuộc nhóm khác nh u [6]

Về hình dạng tế bào vi khuẩn giấm là những trực khuẩn hình que hay hình elip, hình chỉ, hình cầu hoặc có hình bán nguyệt kích thước tế bào th y đổi tùy loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm) Các tế bào đứng riêng rẽ hoặc xếp thành chuỗi, có hoặc không có tiêm mao, sống và phát triển trong điều kiện hiếu khí bắt buộc hóa dị dưỡng hữu cơ kh ng sinh bào tử Ở m i trường dịch thể vi khuẩn giấm

có sự hình thành màng trên mặt thoáng, màng tạo thành có độ dày mỏng khác nhau và đặc điểm của các loại màng cũng khác nh u tùy loại [7]

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn giấm rất phong phú Nguồn carbon có thể được cung cấp từ các hợp chất đường, rượu etylic và các acid hữu cơ Vi khuẩn giấm có thể sử d ng các muối amon làm nguồn cung cấp nitơ và phân giải pepton Một số cid min như cid p ntothenic

và các chất khoáng K Mg C Fe P S… cũng có v i trò qu n trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển Do đó bi dịch tự phân nấm men nước mạch nha, nước trái cây… là nguồn dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn Một số loài vi khuẩn còn tổng hợp được vitamin B1, vitamin B2, oxy hoá sorbit thành

đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vit min C) h y như Acetobacter xylinum có thể tổng hợp được sợi cellulose giống như những sợi bông [7]

1.2.3 Nấm men

Tế bào nấm men thường có dạng hình cầu, ovan, elip, hình tr , hình quả

ch nh… kích thước tương đối lớn: đường kính khoảng 7μm, chiều dài: 8–12μm Hình dạng và kích thước tế bào thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau

Nấm men thuộc nhóm sinh vật nhân chuẩn đơn bào, tế bào nấm men có thành phần và cấu tạo khá phức tạp gồm thành tế bào, màng nguyên sinh chất, tế bào chất, ty thể, riboxom, nhân, không bào và các hạt dự trữ

Có rất nhiều cách phân loại, nấm men chủ yếu gồm hai lớp là nấm men

thật (Ascomyces) và nấm men giả (Fungiimporfecti)

+ Lớp nấm men thật (Ascomyces): phần lớn nấm men dùng trong công nghiệp thuộc lớp Ascomyces đ số thuộc giống Saccharomyces; giống Schizosaccharomyces giống Endomyces

+ Lớp nấm men giả (Fungi imporfecti) gồm: Crrytococus (toscula, tornlopsis); Mycoderma; Candida; Rhodotorula

Khi cấy nấm men vào m i trường dinh dưỡng đầy đủ, tế bào nấm men tăng nhanh về kích thước và đồng thời sinh khối được tích lũy nhiều cho đến

khi cơ chất củ m i trường giảm đến mức thấp nhất thì quá trình sinh trưởng phát triển của chúng chậm và ngừng hẳn Các nấm men sinh sản bằng phương pháp nhân đ i thường cho lượng sinh khối rất lớn sau một thời gian ngắn Tế bào

sẽ già đi khi môi trường thiếu chất dinh dưỡng và tế bào không còn khả năng sinh sản nữa Tuy nhiên đ số nấm men sinh sản bằng phương pháp nảy chồi nên hiện tượng phát hiện tế bào già rất rõ [9]

1.2.4 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nhóm vi sinh vật lên men t o nước giải khát từ tảo xoắn Spirulina

1.2.4.1 Nhu cầu dinh dưỡng của vi khu n lactic

Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố

cở bản như c cbon nitơ photph t và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vit min muối v cơ…

Nhu cầu dinh dưỡng cacbon

Vi khuẩn lactic có thể sử d ng nhiều loại hydrat cacbon từ các monosaccarit (glucoza, fructoza, manoza), các disaccarit (saccaroza, lactoza,

m ltoz ) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin)

Chúng sử d ng nguồn c cbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid hữu cơ

Nhu cầu dinh dưỡng nitơ

Phần lớn vi khuẩn lactic không tự tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ ì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử d ng các nguồn nitơ có sẵn trong m i trường

Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử d ng như: c o thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữ pepton … Hiện nay cao nấm men

là nguồn nitơ được sử d ng nhiều nhất và có hiệu quả nhất Tuy nhiên ở quy

mô công nghiệp không thể sử d ng nguồn nitơ này vì rất tốn kém

Nhu cầu về vitamin

it min đóng v i trò là các coenzyme trong quá trình tr o đổi chất của

tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống Tuy nhiên đ số các loài vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin Các chất chứ vit min thường sử d ng như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men…

Nhu cầu các hợp chất hữu cơ hác

Ngoài các acid amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các b zơ nitơ h y các cid hữu cơ

Một số acid hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn l ctic như cid xitric cid oleic Nên hiện n y người ta sử d ng các muối citrat, dẫn xuất của acid oleic làm thành phần m i trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic

Tương tự như h i cid hữu cơ trên cid xetic cũng có những tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào Nên người t thường sử d ng acid xetic dưới dạng các muối xet t để làm chất đệm cho m i trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic

Nhu cầu các muối vô cơ hác: Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối v cơ

Nhu cầu dinh dưỡng oxi

Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong m i trường có oxy và vừa sống được trong m i trường kh ng có oxy Trong điều kiện hiếu khí sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nh nh hơn so với điều kiện kỵ khí trong điều kiện này từ một phân tử glucose sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O và tổng hợp các enzyme, từ một phân tử glucose tạo ra 36 hoặc 38 ATP

Các quá trình sinh lí của tế bào nấm men

Tế bào nấm men có thể sống độc lập Quá trình sống của chúng gồm các quá trình dinh dưỡng quá trình sinh trưởng và đặc điểm di truyền

Dinh dưỡng

Dinh dưỡng carbon: các hợp chất hữu cơ khác nh u như các loại đường

và dẫn xuất rượu, acid hữu cơ cid min… có thể là nguồn dinh dưỡng carbon của nấm men trong đó nguồn đường là chủ yếu Nấm men có thể sử d ng nhiều nguồn đường khác nh u như sucrose m ltose l ctose glucose…

Dinh dưỡng nitơ: đ số nấm men không đồng hó được nitrat mà chỉ có khả năng sử d ng các muối amon ở dạng hòa tan, có thể là đạm hữu cơ hoặc

vô cơ Nguồn nitơ hữu cơ thường dùng là acid amin, pepton, amid, urê, nucleotit… Đạm vô cơ là các muối amon khử nitrat, sulfat cet t…

Dinh dưỡng các chất sinh trưởng: các vitamin, các purin và prymidin là nhân tố sinh trưởng cơ bản của nấm men

1.2.4.2 Quá trình trao đổi chất

Quá trình tr o đổi chất và năng lượng của vi khuẩn lactic thực hiện thông qua việc lên men lactic Dựa vào khả năng lên men l ctic người ta chia vi khuẩn

l ctic làm h i nhóm: Lên men l ctic đồng hình và lên men lactic dị hình

Lên men lactic đồng hình [4], [5]

Lên mem l ctic đồng hình là quá trình lên men trong đó các sản phẩm acid lactic tạo ra chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ acid acetic, aceton, di- cetyl…

Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:

C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+21,8.104 J Trong quá trình lên men l ctic đồng hình glucoz được chuyển hoá theo chu trình Embden- Mayerhoff, vi khuẩn sử d ng cho qui trình này tất cả các loai enzym aldolase, còn hydro tách ra khi dehydro hoá triozophophat dược chuyển đến pyruvat Vì trong vi khuẩn lên men l ctic đồng hình không

có enzyme cacboxylase cho nên acid pynivic không phân huỷ nữa mà tiếp t c khử thành cid l ctic theo sơ đồ chuyển hoá dưới đây[3] [7]

Sơ đồ: Sơ đồ chuyển hóa glucose thành acid lactic

Cũng có một số tác giả cho rằng lên men l ctic đồng hình tiến hành theo

h i gi i đoạn:

Gi i đoạn 1: thời kỳ sinh trưởng cấp số mũ của vi khuẩn, từ hexoza nhờ

sự oxi hoá photphoglyceraldehyde kèm theo việc khử pividinnucleotide (PN)

để tạo acid photphoglyceriaic

PCH2-CHOH + H2O + PN P CH2CHOG-COOH + PNH2

Gi i đoạn 2: do chất nhận hydro là PN-H2 tăng mà thế oxy hoá khử của

m i trường giảm xuống dẫn đến sự nhường hydro từ PN-H2 cho acid photphoglycerinic để khử nó thành acid lactic

CH2OP-CHOH-COOH+H2O (PN-H2) CH3CHOHCOOH + H3PO4+PN+ H2OTuỳ thuộc vào tính đặc hiệu quang học của enzym lactate- dehydrogenase

và sự có mặt của lactataxemase mà loại acid lactic dạng nào được tạo ra D(-), L(+) hoặc DL

Lên men lactic dị hình[4], [5]

Lên men lactic dị hình là quá trình lên men trong đó ngoài sản phẩm acid lactic còn tạo ra một lượng đáng kể các sản phẩm ph như cid cetic, etanol, cid succinic CO2 …

Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:

C6H12O6CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH +CO2… Trong đó cid l ctic chiếm khoảng 40%, acid succinic khoảng 20%, rượu etylic và acid acetic 10% các lọai khí 20% đ i khi kh ng có các khí

mà th y vào đó là sự tích luỹ một lượng ít cid foocmic Như vậy, các sản phẩm ph khác nh u đáng kể tạo thành trong quá trình lên men lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men l ctic đồng hình Theo qu n điểm tiến hoá sinh lý trong vi sinh vật học người ta cho rằng lên men l ctic đồng hình là hướng tiến hoá độc lập của lên men dị hình

1.2.5 Cơ chế của quá trình lên men lactic

Lên men lactic là một quá trình trao chuyển hóa sinh học kỵ khí làm biến đổi các hợp chất đường thành acid lactic (chủ yếu) và một số sản phẩm khác Các sản phẩm như cid l ctic eth nol CO2 được vi khuẩn thải vào m i trường lên men còn các phân tử ATP được giữ lại trong tế bào để ph c v cho quá trình tr o đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật Kết quả là hàm lượng acid

l ctic tích lũy trong m i trường lên men ngày càng tăng làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác [4] Có hai kiểu lên men lactic: Lên men l ctic đồng hình hầu như chỉ cho ra sản phẩm là acid lactic Lên men lactic dị hình là quá trình lên men lactic ngoài sản phẩm acid lactic còn có các sản phẩm khác như cid cetic eth nol CO2…

Ngoài ra, trong dịch lên men còn xuất hiện nhiều hợp chất hóa học mới

là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm ph của quá trình lên men Một số hợp chất dễ b y hơi có v i trò qu n trọng góp phần hình thành nên mùi vị đặc

trưng cho các sản phẩm lên men l ctic Lượng sản phẩm ph thu được hoàn toàn ph thuộc vào giống vi sinh vật m i trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh [4]

1.2.6 Cơ chế của quá trình lên men ethanol (lên men rượu) nhờ nấm men

Quá trình lên men rượu được thực hiện nhờ quá trình lên men kị khí của nấm men, chúng sẽ chuyển hó đường lên men thành ethanol Quá trình lên men rượu được bắt đầu từ hoạt động của nấm men trong trà kombucha tiết ra một loại enzyme Inveet se chuyển hó đường sucrose thành glucose và fructose Từ đây trong dung dịch dinh dưỡng mới có glucose [4] Nguồn glucose lúc này bị cạnh tranh bởi cả vi khuẩn và nấm men (trong dung dịch chư có eth nol) hoạt động lên men rượu được chia làm hai thời kì chính: Thời kỳ phát triển sinh khối: gi i đoạn này với sự có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối

Thời kỳ lên men chuyển đường thành rượu: gi i đoạn này nấm men chuyển sang hô hấp kỵ khí Gi i đoạn đường phân được tăng cường và trở thành nguồn cung cấp năng lượng cho tế bào, sự chuyển hướng tr o đổi chất của nấm men sẽ cho sản phẩm là eth nol Trong quá trình lên men rượu, nấm men sử d ng các enzyme sẵn có thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình

tr o đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu Nấm men không có khả năng chịu được môi trường có độ acid cao cho nên acid pyruvic sẽ được chuyển hoá thành CO2 và acetaldehyde rồi thành eth nol Trong lên men rượu, các đường đơn như glucose và fructose được phân giải theo con đường EMP và chu trình ATC ở gi i đoạn đầu s u đó giải phóng ATP Khi nấm men chuyển sang hô hấp kị khí, quá trình lên men cho các sản phẩm chính là CO2, ethanol

và các sản phẩm ph trong đó có glyxerol [4]

Phương trình tổng quát củ quá trình lên men rượu có thể viết như s u:

C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP

Quá trình chuyển hó đường thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào chất của nấm men Ngoài việc tạo ra Ethanol và CO2, tế bào nấm men còn tổng hợp và thải vào dịch lên men nhiều sản phẩm ph và sản phẩm lên men khác với hàm lượng rất nhỏ chúng được chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và este Trong quá trình này nhiều acid hữu cơ được tạo thành, một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Krebs Nếu quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí không nghiêm ngặt, các acid hữu cơ chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic [4], [5]

1.3 Ứng dụng Spirulina trong thực phẩm, xử lý môi trường, y học và

mỹ phẩm

1.3.1 Ứng dụng trong thực ph m

Từ những năm 1970 ở Nhật Bản và ở Mỹ, tảo Spirulina đã đựơc xem là một loại siêu thực phẩm Đến những năm 1990 vấn đề tiêu th Spirulina đã phát triển vượt bậc tại Trung Quốc, Ấn Độ, Châu Á, Bắc Mỹ làm cho Spirulina

ngày càng trở nên phổ biến Gần đây trên thị trường Việt Nam xuất hiện nhiều chế phẩm bán ở cửa hàng thực phẩm, siêu thị hoặc cả trong nhà thuốc với thành phần và công d ng rất gần với thực phẩm dinh dưỡng và thuốc chữa bệnh Những chế phẩm đó là sản phẩm giao thoa giữa thực phẩm và thuốc - còn gọi là thực dược hay thực phẩm chức năng [9] Đặc biệt trong những

tháng giữ năm 2005 tới nay, các chế phẩm chứa tảo Spirulina đ ng bán trong

nhóm sản phẩm nêu trên được khá nhiều người chú ý 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 Một số

nước còn có trà Spirulina Ở Đức người t đã bắt đầu đưa tảo vào bia, gọi là

bia xanh Cơ thể có thể hấp th mỗi ngày 30 – 45g Dùng thừ cũng v hại Người bị bệnh nặng kh ng ăn được có thể bơm tảo thẳng vào dạ dày là đủ các

chất dinh dưỡng Ngoài ra, trên thị trường Việt Nam xuất hiện ở một số cửa hàng thực phẩm, siêu thị một số loại nước giải khát nhập ngoại được tạo từ

tảo xoắn Spirulina

1.3.2 Ứng dụng trong xử lý môi trường

Ở Việt Nam hiện nay, quy mô và mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải công nghiệp đ ng gi tăng với tốc độ đáng lo ngại Việc áp d ng các biện pháp hó lý như đã nêu thường có giá thành cao, khiến nhiều hoạt động công nghiệp vẫn tiếp t c thải nước thải chứa kim loại nặng vào môi trường Các điều tra cho thấy các nhà máy ô tô, sản xuất pin và ắc qui, nhà máy thuộc da, các xí nghiệp mạ thải nước thải chứa các kim loại nặng nguy hiểm như Ni, Cr, Fe, Hg, Cu, Pb Vì vậy nghiên cứu sử d ng vi tảo để loại trừ kim loại nặng trong nước thải công nghiệp ở nước ta là một hướng công nghệ đáng được qu n tâm Tuy nhiên đây là một lĩnh vực còn rất mới mẻ ở Việt

N m Đã có một vài công trình nghiên cứu liên qu n đến lĩnh vực này đạt được một số kết quả trong việc sử d ng 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 m ng khác nh u 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 thu kim loại nặng ph thuộc trạng thái của tảo khi đói dinh dưỡng có khả năng hấp thu c o hơn Như vậy triển vọng

sử d ng sinh khối vi tảo sống hay chết, tự do hay cố định vào việc loại trừ kim loại nặng trong nước thải là to lớn Nước thải sinh hoạt sau khi xử lý sinh học được tách bùn và dùng như là m i trường để nuôi cấy tảo, sinh khối được tách r và đem đi xử lý nhiệt hoặc đem đi cố định trong chất m ng s u đó sinh khối này được sử d ng như chất hấp ph sinh học để thu nhận kim loại nặng Nước thải công nghiệp nặng có nồng độ kim loại cao và các chất độc sẽ

được xử lý bằng các phương pháp hó lý trước s u đó hoặc được trộn với nước thải sinh hoạt đã xử lý và tiến hành nuôi cấy các chủng tảo đã chọn lọc trong hồ nuôi tảo hoặc cho tiếp xúc với chất hấp th sinh học làm từ sinh khối

vi tảo trong bể hay cột hấp ph Sinh khối tảo sau khi thu hồi được xử lý theo chế độ xử lý bùn: phân giải yếm khí để tạo biogas hoặc làm khô rồi thiêu hủy nhiệt hoặc chôn lấp, còn nước thải sau xử lý sẽ thải vào nguồn tiếp nhận nước Sử d ng sinh khối vi tảo để loại bỏ kim loại nặng là một hướng công nghệ có nhiều tiềm năng Tuy nhiên còn rất nhiều thách thức phải vượt qu để

có thể hình thành và làm chủ được công nghệ này Cần có nhiều sự quan tâm hơn nữa của các khoa học cũng như các nhà quản lý đối với lĩnh vực nghiên cứu đ ng còn mới mẻ này [9], [11]

1.3.3 Ứng dụng trong y học

Các yếu tố cấu tạo nên tảo lam gồm 75% là chất hữu cơ và 25% là khoáng chất Vì thế tảo chứa các chất căn bản trong việc trị liệu Các đặc tính trị bệnh của tảo rất nhiều như tái bổ sung nước, muối khoáng và dinh dưỡng cho cơ thể Thời gi n ngâm mình trong nước tảo thường kéo dài khoảng 20 phút Ngoài r người t thường dùng tảo l m dưới dạng c o dán nóng đắp lên toàn cơ thể hay trên những vùng đặc biệt trong 30 phút Trong các trường hợp khác người ta xoa bóp thân thể với dược liệu là tảo, có tác d ng làm dịu làn

da hoặc dùng cả trong việc mát xa mặt Chất chiết từ tảo l m 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 tảo l m còn được nghiên cứu làm thuốc cầm máu và sát trùng Sau sự kiện này hàng loạt tập đoàn dược phẩm thế giới đã nhảy vào phát triển tảo thành thuốc Hiện nay loài tảo này đã được trồng ở nhiều nước như Mỹ, Nhật, Thái Lan, Trung Quốc, Ấn Độ, Pháp, Nigiêria, Nam Phi, Kênya [9], [12]