công nghệ sản xuất sinh khối (biomass) từ tảo

Sinh khối và hàm lượng lipid có trong tế bào của vitảo được coi là “nguồn nguyên liệu tiềm năng” cho sản xuất nhiên liệu sinh học, bởi nó có khả năng quang hợp cao, sản xuất lượng sinh k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA THỰC PHẨM – MÔI TRƯỜNG – ĐIỀU DƯỠNG

Sau cùng, chúng tôi xin cảm ơn bản thân vì những nỗ lực, cố gắng của bản thân để

có thể hoàn thành tiểu luận này

Nhóm sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Thái độ làm việc: Kỹ năng làm việc: Trình bày: Điểm số: ………

Tp Biên Hòa, ngày tháng năm 2015

Giáo viên hướng dẫn

Đinh Quốc Thượng

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay là sinh vật sống, đa số là cáccây trồng, vật liệu có nguồn gốc từ thực vật

Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp,gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học

Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyểnđổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa

Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật sống trong sinh quyển hoặc số lượngsinh vật sống trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng"

Khối lượng sinh khối trong sinh quyển ước tính là n.1014 - 2.1016 tấn Trong đó,riêng ở các đại dương hiện có 1,1 109 tấn sinh khối thực vật và 2,89 1010 tấn sinh khốiđộng vật Phần chủ yếu của sinh khối tập trung trên lục địa với ưu thế nghiêng về phíasinh khối thực vật

Sinh khối của trái đất hiện chiếm một tỷ lệ nhỏ so với trọng lượng của toàn bộ tráiđất và rất bé so với thạch quyển, thuỷ quyển Theo tính toán của của các nhà khoa học,tổng khối lượng vật chất hữu cơ trong toàn bộ các đá trầm tích là 3,8 1015 tấn

Tảo được xem là nguồn dinh dưỡng số một của thiên nhiên với đủ các thành phần thiết yếu như Protein, Lipit, Glucid cùng nhiều loại khoáng, vitamin và nhiều loại acid amin không thể thay thế như Lysine, Metionin…đặc biệt quan trọng cho trẻ em nhất là trẻthiếu sữa mẹ Ngoài ra tảo còn chứa nhiều vitamin B12, Beta-Caroten Các nghiên cứu cho thấy rất nhiều công dụng của tảo như tăng cường sức khỏe toàn diện thông qua việc

cung cấp đầy đủ cho cơ thể các vitamin, khoáng chất và nhiều loại acid amin thiết yếu, ngăn chặn việc tăng cân, giảm cảm giác đói nhưng vẫn cung cấp đủ cho cơ thể và các chất cần thiết và phòng ngừa ung thư, dị ứng, tảo tiết chất kháng sinh có thể thay thế cho Penixillin.

Một số sản phẩm từ tảo như nhiên liệu sinh học, thực phẩm và mỹ phẩm nhưngphần lớn là nghiên cứu về nhiên liệu sinh học Hiện nay, các nguồn tài nguyên thiênnhiên như than, dầu mỏ… đang ngày càng cạn kiệt; diện tích đất nông nghiệp đang dần bịthu hẹp, an ninh lương thực, thực phẩm luôn là mối quan tâm hàng đầu của Việt Nam vànhiều nước trên thế giới Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nền kinh tế trên thếgiới dẫn tới nhu cầu sử dụng nhiên liệu ngày càng tăng Vấn đề an ninh năng lượng, biếnđổi khí hậu và giá dầu leo thang đang là các vấn đề sống còn của mọi quốc gia, bởi vậyviệc sử dụng các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo, đặc biệt từ nguyên liệu sinhhọc đang được ưu tiên phát triển

Công nghệ sinh học hiện nay đã tìm ra hướng giải quyết mới Đó là sản xuất nhiênliệu sinh học từ sinh khối của vi tảo Sinh khối và hàm lượng lipid có trong tế bào của vitảo được coi là “nguồn nguyên liệu tiềm năng” cho sản xuất nhiên liệu sinh học, bởi nó

có khả năng quang hợp cao, sản xuất lượng sinh khối lớn và tăng trưởng nhanh hơn sovới các loại cây trồng đã được dùng trong công nghiệp sản xuất năng lượng sinh họctrước đây Mặt khác, vi tảo có khả năng sử dụng khí CO2 trong quá trình trao đổi chất,như vậy có thể góp phần làm giảm hiệu ứng nhà kính Hơn nữa, vi tảo có thể được sửdụng để sản xuất các hợp chất có giá trị cao như carbohydrate, hydrocarbon và các loạidầu tự nhiên Do vậy, vi tảo được coi là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất dầudiesel sinh học, và có thể hoàn toàn thay thế diesel hóa thạch trong tương lai Ý tưởng sửdụng vi tảo làm nguồn nhiên liệu đang được các nhà khoa học nhìn nhận một cáchnghiêm túc do sự gia tăng của giá dầu mỏ thế giới, nguồn nhiên liệu hóa thạch trong tựnhiên đang dần cạn kiệt và điều quan trọng hơn là sự nóng lên toàn cầu có liên quan đếnviệc đốt nhiên liệu hóa thạch

1.3 Tình hình tảo ở Việt Nam và thế giới

1.3.1 Trên thế giới

Hiện nay trên thế giới phát triển rất mạnh việc nuôi cấy tảo Spirulina và Chlorella

để thu nhận sinh khối cho người và động vật, trong đóSpirulina được sản xuất nhiều hơn.Thực tế cho thấy 1 ha bề mặt nuôi cấy tảo thu nhận được 10 -15 tấn tảo một năm, cao hơnrất nhiều so với trồng lúa Một trong những giống được sử dụng nhiều nhất là Spirulinamaxima Tảo lam này phát triển thành sợi, do đó dễ thu nhận thậm chí bằng các phươngpháp thủ công như cào và lọc

Từ thập niên 70, ở Nhật Bản và Mỹ tảo Spirulina đã được xem là một loại siêuthực phẩm Đến những năm 1990, vấn đề về tiêu thụ Spiruline đã tăng vượt bậc tại TrungQuốc, Ấn Độ, châu Á, bắc Mỹ làm cho Spirulne ngày càng trơ nên phổ biến

1.3.2 Trong nước

Công ty cổ phần Vĩnh Hảo tỉnh Bình Thuận có cơ sở nuôi trồng tảo SpirulinePlatensis đại trà với quy mô lớn ở Việt Nam Sản lượng hiện nay từ 8 – 10 tấn/ năm Dựkiến tăng sản lượng lên 15 tấn/năm Tảo Spiruline Plantensis nuôi trồng ở Vĩnh Hảo chứalượng đạm rất cao và nhiều thành phần sinh hóa có giá trị

Ngoài ra, năm 2003 mô hình nuôi tảo bằng nhà kính ở Long An theo qui trình nuôitảo sạch đã được sản xuất ổn định và có hiệu quả kinh tế Đến nay tảo Spiriline đã đượcdùng làm nguyên liệu chính để sản xuất bột dinh dưỡng cho trẻ em, được dùng để bàochế sản xuất các loại thuốc lợi sữa, thuốc chống suy dinh dưỡng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TẢO

Theo Frémy (1930) cơ thể hiển vi có dạng xoắn lò xo với 5-7 vòng xoắn đều nhau.Trichom không phân nhánh, không có bao, không chia thành các tế bào có vách ngănngang Trong tế bào có những hạt nhỏ phân bố sát màng tế bào và ở những loài trôi nổitrên bề mặt nước thường có không bào khí Chiều dài của Trichom tời 151 micron (gầnbằng 1,5 mm); chiều rộng 5,5 - 6,5 micron, đầu sợi hơi thun lại Các vòng xoắn đều nhau,đường kính 43 micron, khoảng cách giữa các vòng xoắn 2,6 micron Chiều dài tế bào lớnhơn 2 micron và bằng một nửa chiều ngang Chỗ vách ngăn ngang giữa các tế bào hơithắt lại Sống trong các thuỷ vực nước đứng, hiện nay S.platensis là đối tượng nuôi trồngcông nghệ vì sinh khối của chúng giàu chất dinh dưỡng và protein (trích dẫn bởi DươngTiến Đức, 1996) Tảo lam phát triển thành sinh khối lớn ở hồ Ba mẫu (Hà Nội) (DươngTiến Đức, 1996)

 Giá trị dinh dưỡng

Hàm lượng protein trong Spirulina thuộc vào loại cao nhất trong các thực phẩmhiện nay, 56%-77%, cao hơn 3 lần thịt bò, cao hơn 2 lần trong đậu tương

Hàm lượng vitamin rất cao Cứ 1 kg tảo xoắn Spirulina chứa 55mg vitamin B1,40mg vitamin B2, 3mg vitamin B6, 2mg vitamin B12, 113mg vitamin PP, 190mg vitamin

E, 4000mg carotene trong đó β-Carotene khoảng 1700mg(tăng thêm 1000% so với càrốt), 0.5mg axít folic,Inosite khoảng 500-1000mg

Hàm lượng khoáng chất có thể thay đổi theo điều kiện nuôi trồng, thông thườngsắt là 580-646mg/kg(tăng thêm 5000% so với rau chân vịt), mangan là 23-25mg/kg, Mg

là 2915-3811/kg, selen là 0.4mg/kg, canxi, kali, phốtpho đều khoảng là 1000-3000mg/kghoặc cao hơn(hàm lượng Canxi tăng hơn sữa 500%)

Phần lớn chất béo trong Spirulina là axít béo không no, trong đó a.Linoleic13784mg/kg, γ-linoleic 11980mg/kg Đây là điều hiếm thấy trong các thực phẩm tự nhiênkhác

Hàm lượng Carbon Hydrate khoảng 16.5%, hiện nay đã có những thông tin dùngglucose chiết xuất từ tảo Spirulina để tiến hành những nghiên cứu chống ung thư

cả các loại dinh dưỡng mà cơ thể cần đều được bổ sung cùng một lúc, có lợi cho việc traođổi chất, đồng hóa tổ chức, tăng cường sức đề kháng từ đó đạt được mục đích phòngchống bệnh tật và thúc đẩy phục hồi sức khỏe Ở Nhật, người già không coi tảo Spirulina

là một biện pháp bảo vệ sức khỏe tạm thời mà là để bảo vệ sức khỏe lâu dài để hạn chếchi phí thuốc men và viện phí

• Dinh dưỡng chuẩn, khả năng chống ung thư, chống HIV/AIDS

• Sản phẩm chống suy dinh dưỡng rất tốt cho trẻ em, người già và một số đốitượng khác như người bệnh sau phẫu thuật, thiểu năng dinh dưỡng

• có thể dùng tảo Spirulina hỗ trợ trong điều trị bệnh viêm gan, suy gan, bệnh nhân

bị cholesterol máu cao và viêm da lan tỏa, bệnh tiểu đường, loét dạ dày tá tràng và suyyếu hoặc viêm tụy, bệnh đục thủy tinh thể và suy giảm thị lực, bệnh rụng tóc

• Các nhà nghiên cứu đã chứng minh tảo Spirulina làm tăng sức đề kháng vớinghịch cảnh và tăng sức dẻo dai trong vận động

• Với liều dùng vừa phải, Spirulina làm cân bằng dinh dưỡng, tổng hợp các chấtnội sinh, tăng hormon và điều hòa sinh lý, khiến cho người đàn ông có một "sức mạnh"

tự nhiên, bền vững

• Khi dùng Spirulina, các hoạt chất của nó sẽ điều hòa hormon, làm cân bằng cơthể, khiến người phụ nữ trở nên "ướt át" hơn, cơ thể sẽ trẻ ra, biểu hiện rõ nhất trên lànda

Ngoài ra tảo Spirulina có những tác dụng đã và đang được các nhà khoa họcnghiên cứu như tác dụng kích thích tế bào tủy xương, hồi phục chức năng tạo máu, chứcnăng giảm mỡ máu, giảm huyết áp, dưỡng da, làm đẹp

Tảo Spirulina là vi sinh vật quang tự dưỡng bắt buộc, không thể sống hoàn toàn trongtối, quang hợp nhờ ánh sáng mặt trời và có khả năng cố định đạm rất cao Đây là mộttrong khoảng 2500 loài cyanophyta cổ nhất, tự dưỡng đơn giản, có khả năng tổng hợp cácchất cần thiết cho cơ thể, kể cả các đại phân tử phức tạp

 Môi trường dinh dưỡng của Spirulina gồm :

• Các dưỡng chất : trong môi trường nước Spirulina cần đủ nguồn dinh dưỡngcarbon, nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng Ngoài ra chúng còn cảm ứngvới một số chất như là chất ức chế hoặc chất kích thích sinh trưởng

• Các điều kiện lý hoá thích hợp : pH, áp suất thẩm thấu, ánh sáng, nhiệt độ, điềukiện khuấy trộn, v.v

• Có rất nhiều đặc điểm dinh dưỡng của tảo này, nhằm triển khai các quy trình sảnxuất sinh khối kinh tế nhất Đó là các khảo cứu môi trường tự nhiên của spirulinasinh sống, đến pha chế các môi trường nhân tạo, hoặc nửa nhân tạo bằng bổ sungcác chất vào nguồn tài nguyên thiên nhiên : nước biển, nước suối khoáng, nướckhoáng ngầm, giếng khoan , có thể tóm lược như sau :

• Dinh dưỡng carbon :

Tảo Spirulina đồng hoá carbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là bicarbonat(HCO-), thông qua quá trình quang hợp Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon(đường) và một số chất khác

Carbon dạng khí CO2 cũng có thể được sử dụng nhưng phải đảm bảo chomôi trường ở vùng pH kiểm thích hợp Do vậy nhiều tác giả đồng ý nguồn cacbon

để nuôi Spirulina ở khoảng 1,2 – 16,8g NaHCO3/lít Ở môi trường bicarbonat này,

có thể sục hoặc khuấy trộn không khí thường (chứa 0,03% CO2), hoặc nguồn khí

có 1-2% CO2, nhằm để điều chỉnh pH, hoặc đảo môi trường giúp tế bào trộn đều,tiếp xúc được với ánh sáng Tảo Spirulina tự dưỡng thông qua quá trình quanghợp, dùng carbon vô cơ nên thường được nuôi trồng kiểu quang tự dưỡng(Autotrophic culture) Các nghiên cứu của Ogawa T., Terui G (1972), và CranceJ.M (1975) cho thấy Spirulina có thể sử dụng glucose, muối acetat nhưng phải sửdụng ánh sáng hay quang tự dưỡng bắt buộc Các nguồn carbon hữu cơ này đượcđánh dấu (14C ) để nghiên cứu sự phân bố trong tế bào và theo dõi sự phát triển.Các công trình nghiên cứu của Chen F, Zhang Y, Guo S (1996), cho thấy có thểnuôi Spirulina trong điều kiện quang tự dưỡng (Phototrophic culture), với nguồncarbonglucose-acetat Nồng độ glucose 1,81 – 2,66g/l và acetat 0,246 –0,322g/l,với ánh sáng 2 – 4 Klux Kiểu nuôi này cho sinh khối và hàm lượng phycocyanincao, năng suất sinh khối đạt 5g/l

• Dinh dưỡng nitơ :

Tảo Spirulina và nhiều vi sinh vật cố định nitơ, đồng hoá nitơ theo phảnứng khử nhờ enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP Kết quả nitơ được tổng hợpthành protein của chúng Khả năng cố định đạm của Spirulina rất cao, cho hàmlượng nitơ 10% trọng lượng khô, hay thường trên 50% protein Nhưng Spirulinakhông có khả năng sử dụng nitơ dạng khí N2 mà sử dụng dưới dạng nitrat (NO3-),với ngưỡng 30 – 70mg N/L, trung bình 4 – 12mg N/L (theo môi trường ZarroukC) Ngoài ra có thể dung nguồn nitơ khác : nitơ amoniac (NH3) dạng này thường

có trong các loại nước thải Biogas, nitơ amon : (NH4)2SO4 (Amonisulphat- AS),(NH4)2HPO4 (Diamoniphotphat- DAP) là các loại phân bón hay dùng trong nôngnghiệp, hoặc urê (NH2)2CO Nếu sử dụng các nguồn nitơ khác nitrat, cần khốngchế nồng độ vì dễ gây sốc làm giảm năng suất sinh khối, thậm chí có thể gây chếttảo.Theo kinh nghiệm nên khống chế nồng độ nitơ tính theo NH3 từ 30-70 mg/Lhoặc dưới 100mg/L Vậy nguồn thức ăn cho Spirulina có thể chuyển đổi theocách:

• Các dưỡng chất khoáng : Phôtpho vô cơ dưới dạng muối natri, kaliphotphat hoàtan 90 – 180 mg/L

• Kali K+ và Na+ : dưới dạng muối cloride hoặc vài dạng kết hợp với nguồn nitơ,photpho Tảo Spirulina rất ưa muối, trong môi trường ưu trương nhất chứa kali tới5g/L và natri tới 18g/L Trong thực nghiệm một số ý kiến cho rằng tỷ lệ K+/Na+

nên nhỏ hơn 5, lớn hơn tảo sẽ chậm phát triển, hoặc hơn nữa gây rối loạn tế bào,phá vỡ cất trúc tế bào tảo

• Magie (Mg+2) : đóng vai trò tương tự như photpho, trong tổng hợp các hạtpolyphotphat

• Canxi (Ca+2) : không gây ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo

• Sắt : là những dưỡng chất thiết yếu, ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng và hàmlượng của protein Sắt thường dùng ở dạng muối FeSO4 (0,01g/L) Có thể dùng sắtdạng phức EDTA (Etylen diamin Tetracetic acid), phức này hoà tan bền hơn trongkiềm so với dạng vô cơ Nồng độ Fe2+ trong môi trường rất rộng từ 0,56 – 56mg/Lmôi trường (Cl-) tảo này rất ưa clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl, khoảng 1–1,5g/L

• Các khoáng vi lượng khác : Bo (B3+), kẽm (Zn2+), Mangan (Mn2+), đồng (Cu2+),

Coban (CO2+) là các vi lượng được dùng, nhưng ảnh hưởng không rõ đến sinhkhối protein, nhưng lại có ảnh hưởng tới một số thành phần khác như vitamin Spirulina có thể bị tác động bởi các kích thích tố (hormon), giúp tảo tăng trưởngnhanh hơn như indol axeticacid (AIA), gibberelic acid (GA3) Một số công trìnhnghiên cứu chứng tỏ Spirulina có sản sinh các hormon tăng trưởng hoạt tính kiểuauxin, gibberelin và cytokinin Các hormon nội sinh này kích thích nâng cao sinhkhối còn tăng tốc sinh sản số sợi tảo (Lê Đình Lăng, 1999) 2.2.5 Đặc điểm sinhsản của Spirulina platensis Theo Keeton (1967) sự phân chia tế bào tảo lam đượcthự hiện bởi sự cắt đôi (binary fission), như ở các vi khuẩn, và cũng thường bởi sựphân đoạn của các sợi (trích dẫn bởi Lê Thị Phương Hồng, 1996) Tảo đoạn làmộttrong những hình thức sinh sản phổ biến của vi khuẩn lam dạng sợi Tảo đoạn

là những đoạn tảo được hình thành từ các trichom, thường có kích thước khácnhau, gồm có từ 2 - 3 tế bào, đến số lượng nhiều hơn, có khả năng chuyển độngtích cực nhờ trượt trên giá thể do tiết ra chất nhầy (Dương Tiến Đức, 1996) Cácsợi tảo trưởng thành bị cắt ra thành vài đoạn tảo (hormogonia), mỗi đoạn tảo có từ

2 - 4 tế bào, nhờ sự thành lập của vài tế bào đặc biệt, gọi là hoại bào (necridia).Hoại bào có màu xanh vàng, dễ nhuộm đỏ với congo, và bị thuỷ giải để cho các tếbào hình đĩa tách rời có hai mặt lõm (Phạm Hoàng Hộ, 1972)

Sự phá vỡ các sợi tảo như thế có tính ngẫu nhiên, nhưng không bất kỳ (vì chỉ xảy ranơi các hoại bào) (Lê Thị Phương Hồng, 1996) Theo Boussiba (1989) các đoạn tảo con,sau khi tách rời nhau, trượt nhẹ khỏi sợi cha mẹ Hai đầu xa của đoạn tảo, mất đi phầndính của hoại bào, trở nên tròn với vách mỏng Số tế bào trong các đoạn tảo gia tăng bởi

sự cắt đôi tế bào, hay chính xác hơn sự phân chia xen giữa (intercalary cell division) Quaquá trình này, các sợi kéo dài tới mức trưởng thành và có dạng xoắn kiểu mẫu Trong cácđiều kiện tăng trưởng tối hảo, thời gian tăng gấp đôi của S.platensis là 9,3 giờ (trích dẫnbởi Lê Thị Phương Hồng, 1996)

Theo Nguyễn Lân Dũng (1980) để ước lượng sự tăng trưởng ta có thể đo chiềudài, chiều cao, chiều rộng, diện tích, thể tích, trọng lượng tươi hay khô, số lượng tế bào, (trích dẫn bởi Lê Thị Phương Hồng, 1996) 2.3 Điều kiện nuôi cấy và các yếu tố ảnhhưởng đến quá trình nuôi tảo Spirulina platensis Có thể nói ngoài các điều kiện dinhdưỡng cơ bản thì quá trình nuôi cấy Spirulina còn bị chi phối bởi các yếu tố khác 2.3.1Ảnh hưởng của ánh sáng Là thực vật bậc thấp chứa diệp lục, vi tảo thực hiện quá trìnhquang hợp theo cơ chế như ở thực vật bậc cao Hoạt động đầu tiên của quang hợp là hấpthu ánh sáng (Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, 1998) Theo Seshadri &Thomas (1979), sự tác động của ánh sáng tới Spirulina bởi hai yếu tố chính đó là thờigian và cường độ chiếu sáng Quá trình nuôi cấy ngoài trời thì cường độ ánh sáng tối hảocho Spirulina trong khoảng 20 – 30 klux (trích dẫn bởi Lê Thị Phương Hồng, 1996) Vềthực hành nuôi cấy Spirulina cần ghi nhận vài thông số có liên quan đến chế độ ánh sángnhư : cường độ ánh sáng tối ưu = 25000 – 30000 lux, ở khoảng này hoạt tính quang hợpcao nhất, cần điều chỉnh đạt được trong nuôi cấy.(Lê Đình Lăng, 1999) Ngoài ra cường

độ ánh sáng còn phụ thuộc vào mật độ nuôi cấy của tảo, vì khi cường độ ánh sáng cao màmật độ tảo lớn thì mỗi sợi tảo vẫn nhận được cường độ ánh sáng nhỏ Nhiều loại vi tảo cócường độ quang hợp bão hoà ở khoảng 33% tổng lượng cường độ ánh sáng Vì vậy trongđiều kiện ánh sáng có cường độ cao và thời gian chiếu sáng dài, người ta thấy xuất hiệnhiện tượng quang ức chế có thể làm tảo chết hoặc làm giảm đáng kể năng suất nuôi trồng.(Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, 1998) Theo Charenkova C.A (1977) thì thờigian chiếu sáng càng dài thì năng suất tảo Spirulina càng cao Năng suất tảo đạt cao nhấtkhi chiếu sáng liên tục Như vậy tảo Spirulina không có chu kỳ quang (trích dẫn bởiNguyễn Thanh Bích Ngọc, Nguyễn Hồng Hạnh, 1997)

Protein: hàm lượng rất cao, từ 55-70% theo trọng lượng khô, tùy theo nguồn(Phang và cộng sự, 2000), chứa lượng axit amin rất cân đối, với tỉ lệ methionine,tryptophan và các axit amin khác gần như tương tự như của casein Nó là loại protein

hoàn chỉnh rất dễ tiêu hóa, hơn 85% được tiêu hóa và hấp thụ sau 18 giờ do không cócellulose trong thành tế bào (Sasson, 1997).

Axit béo thiết yếu: rất nhiều axit béo không bão hòa đa kết nối (PUFA), chiếm 2% trong số 5-6% tổng chất béo Đặc biệt Spirulina giàu axit γ-linolenic (ALA, 36% tổng

1,5-số PUFA), acid linoleic (LA, 36%), acid stearidonic (SDA), axit eicosapentaenoic (EPA),axit docosahexaenoic (DHA) và axit arachidonic (AA) Trong đó ALA có ảnh hưởng trênlượng cholesterol trong máu, các axit béo không bão hòa khác rất cần thiết cho sự tăngtrưởng tế bào

Có thể trung hòa các khoáng chất hữu cơ độc hại, một đặc điểm không thấy trongbất kỳ vi tảo nào khác (Maeda và Sakaguchi, 1990; Okamura và Aoyama, 1994) nêndùng khử khoáng hữu cơ hoặc khử độc kim loại nặng có trong nước, thực phẩm và môitrường Đại học Bắc Kinh đã chiết xuất từ Spirulina các hoạt tính sinh học vô hiệu hóacác tác động của kim loại nặng, có khả năng chống khối u Một số tổ chức ở Trung Quốcđang tập trung vào nghiên cứu khả năng chống lão hóa, chống bức xạ của Spirulina (Liu,Guo và Ruan, 1991; Li và Qi, 1997)

Chế phẩm giàu sắc tố tách chiết từ Spirulina có tác dụng tăng khả năng đề kháng,tăng miễn dịch, tăng hàm lượng hồng cầu, bạch cầu, hàm lượng máu, nâng cao thể trạngcủa bệnh nhân, hạn chế sự phát triển của ung thư (Đặng Xuyến Như, 1995).

Các β-carotene, vitamin nhóm B, vitamin E, sắt, kali và chất diệp lục trongSpirulina có thể thúc đẩy quá trình chuyển hóa carbohydrate, chất béo, protein, rượu, vàsản sinh da, cơ và niêm mạc Spirulina có chứa một lượng lớn β-carotene tự nhiên, sẽchuyển hóa thành vitamin A Theo kết quả nghiên cứu của Viện Ung thư Quốc gia Mỹ,chỉ cần dùng 4 g Spirulina hàng ngày sẽ cung cấp 6 mg β-carotene, giúp giảm thiểu nguy

cơ ung thư Không những thế, nhu cầu về vitamin nhóm B, sắt và canxi hàng ngày cũng

sẽ được đáp ứng Các chất dinh dưỡng, theo tính toán, thu được từ 4 g Spirulina nhiềuhơn so với 100g rau trồng trên đất

Với thành phần và công dụng tốt cho sức khỏe, các sản phẩm chế biến từ Spirulinakhá đa dạng trên thị trường Việt Nam Hiện nay, ngoài các sản phẩm nhập khẩu từ TháiLan, Trung Quốc, Mỹ,…, các sản phẩm nội địa cũng xuất hiện ngày càng nhiều và đadạng do đã bước đầu chủ động được nguồn nguyên liệu Có thể kế đến các sản phẩm củaTrung tâm Dinh dưỡng TP HCM, Xí nghiệp Dược 24, Công ty Nước suối Vĩnh Hảo,Công ty Detech (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Công ty CP Dược phẩm TW1,Viện Hóa học và Các hợp chất Thiên nhiên, sử dụng cho người suy dinh dưỡng, tăngsức đề kháng, phục hồi sức khỏe; giảm stress và tăng cường trí nhớ cho người già; chốngđộc, khử gốc tự do; người bệnh đái tháo đường type 1 và type 2; hỗ trợ phòng và chữacác bệnh ung thư,

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đây chỉ là các loại thực phẩm chức năng, góp phần hỗtrợ công tác điều trị, nâng cao chất lượng sống mà không thể thay thế cho thuốc đặc trị,không nên thần dược hóa chúng như những "vị thuốc chữa bách bệnh"

Về công nghệ sản xuất spirulina, xin giới thiệu khái quát một giải pháp hữu ích đãđăng ký độc quyền ở Việt Nam, số 2-0000820, công bố ngày 25/3/2010 của tác giả LêVăn Lăng: “Quy trình sản xuất tảo Spirulina sạch”, bao gồm 3 công đoạn như sau:

• Nuôi cấy trung chuyển: do tảo Spirulina rất dễ bị sốc và chết khi thay đổi đột ngộtmôi trường sống nên phải cấy và nuôi thích nghi tảo giống trong bể ở khu vực cóche chắn xung quanh và phía trên, thời gian nuôi trung chuyển tối thiểu là 1-3ngày với cường độ ánh sáng không quá 10.000 Lux (nhiệt độ khoảng 23-28°C).Môi trường nuôi cấy là nước sạch (đảm bảo độ trong suốt, không nhiễm hóa chấtđộc như thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng như As, Hg, Pb, Cd,…, không nhiễm

vi sinh như E Coli, Coliorm,…), điều chỉnh độ pH, độ thẩm thấu và bổ sung cácdưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn

để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy

• Cấy và nuôi cấy để thu sinh khối: phương tiện nuôi cấy cũng được đặt trong khuvực có che chắn như ở bước (a), sử dụng ánh sáng tự nhiên để nuôi cấy tảo, cường

độ ánh sáng trung bình là 25.000 ± 10% Lux (không quá 30.000 ± 10% Lux) Môitrường nuôi cấy là nước sạch, điều chỉnh độ pH, độ thẩm thấu và bổ sung cácdưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn

để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy

• Lọc thu sinh khối: khi nồng độ sinh khối tảo Spirulina đạt mức dự kiến trong môitrường nuôi cấy

• Tảo được chọn nuôi cấy công nghiệp là tảo xoắn Spirulina platensis (còn gọi là vikhuẩn lam) thuần chủng Đây là loại dễ nuôi cấy và cho năng suất cao, ổn định và

ít bị nhiễm bệnh so với các loại Spirulina khác

• Do Spirulina thường sinh sống và phát triển tốt trong môi trường nuôi cấy giàukhoáng chất, nên tốt nhất là sử dụng nước ngầm để pha chế môi trường đạt đượccác thông số trong Bảng 1, như sau

Trong quá trình nuôi cấy, nồng độ các dưỡng chất cơ bản, độ thẩm thấu và độ pHcủa môi trường nuôi cấy luôn thay đổi nên cần kiểm tra và điều chỉnh các thông số hàngngày để đảm bảo cho Spirulina tăng trưởng và sinh sản, bằng cách sục khí CO2 hoặc bổsung Na2CO3 hay NaHCO3 (dễ thực hiện hơn so với việc sục khí CO2) để điều chỉnh độ

pH của môi trường Điều chỉnh độ thẩm thấu của môi trường nuôi cấy bằng dung dịchNaCl.

Do Spirulina rất dễ hấp thu các chất độc như thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng(có thể hấp thu tới 21 ion kim loại nặng, trong đó nồng độ ion chì có thể lên tới 70 ppm ởsinh khối khô) nhiễm vào môi trường nước nuôi cấy từ không khí, nên cần giảm tối đabụi, khói gây ô nhiễm không khí khu vực nuôi cấy bằng hàng rào cây xanh loại có lá dày,xanh quanh năm và độ cao tối thiểu 1,75 m, vừa giúp che chắn, vừa hấp thụ CO2 trongkhông khí

Spirulina cũng cần ánh sáng trong quá trình nuôi cấy, vì vậy vật liệu che chắn phíatrên cần trong suốt (nhựa composite sợi thủy tinh hoặc các loại nhựa trong suốt) hoặcdùng mái che di động, ưu tiên mở được theo hướng đông và/hoặc tây để thuận tiện choviệc lấy ánh sáng tự nhiên

Trong quá trình nuôi cấy, môi trường được khuấy (bằng cánh khuấy kiểu máichèo) hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn (khoảng 8-12 lần mỗi ngày, mỗi lần khoảng 5-7phút) để dưỡng chất và không khí trộn đều vào môi trường nuôi cấy, giúp giải phóng oxy

do tảo thải ra mà vẫn tiết kiệm được năng lượng và/hoặc nhân lực Tốc độ dòng chảy củamôi trường nuôi cấy từ 15-20 m/giây để phù hợp với tốc độ tự bơi của tảo

Spirulina có tập tính sống quần tụ với nhau thành từng đám tối thiểu 2-3 cá thểbám vào nhau, nên nồng độ ban đầu của tảo trong môi trường nuôi cấy trung chuyểnvà/hoặc nuôi cấy thu sinh khối nằm trong khoảng 0,30-0,50 g/l

Khi nồng độ Spirulina nuôi đạt khoảng 0,9-1,1 g/l, tiến hành lọc thu sinh khối tảoướt Nếu thu hoạch ở nồng độ thấp hơn thì năng suất thấp, ở nồng độ cao hơn thì khôngkinh tế do thời gian nuôi lâu, hơn nữa các cá thể quá già bị chết, làm giảm năng suất Sửdụng màng lọc (vật liệu sợi bông pha lanh hoặc vật liệu tương tự) có lỗ xốp với đườngkính 1/8-1/4 mm, hay đường kính ≥ 150 μm hay số lỗ lọc (mesh) nằm trong khoảng 50-

120 mesh để lọc thu sinh khối tảo đạt kích thước chuẩn Tảo kích thước nhỏ hơn sẽ tiếptục được nuôi để thu sinh khối sau.

Sinh khối tảo ướt chứa khoảng 20% nước, màu xanh lục lam, có mùi đặc trưng củatảo, vị nhạt hoặc hơi mặn; hàm lượng protit lớn hơn 50% (tính trên tảo khan); không chứa

vi khuẩn độc; không chứa hóa chất độc; không có dư lượng đạm nitrat; hàm lượng arsenthấp hơn 5 ppm; hàm lượng chì thấp hơn 10 ppm (có thể thay đổi theo mùa do chất lượngnước ngầm và chất lượng không khí) Với các chỉ tiêu này, Spirulina đạt tiêu chuẩn đểlàm nguyên liệu sản xuất thức ăn dinh dưỡng, sản xuất thuốc, mỹ phẩm và các chế phẩmkhác Sinh khối Spirulina cũng có thể được sấy khô ở nhiệt độ 75-105ºC cho đến khi hàmlượng ẩm thấp hơn 11% để sử dụng

Công nghệ sinh học (Biotechnology) thuộc phạm trù sản xuất, đó là những quátrình công nghiệp với việc sử dụng cơ thể sống (vi sinh vật, ) hoặc tế bào sống trong môitrường nuôi cấy v.v để tạo ra những sản phẩm có ích cho xã hội Công nghệ sinh học cổđiển tạo ra rượi, bia, chao, tương ; còn công nghệ sinh học hiện đại tạo ra thuốc men,vitamin, acid amin chất lượng cao, chất dẻo từ vi sinh, và có thể cả hồng cầu – máu nhântạo v.v Trong tự nhiên vai trò của giới tảo (Algae) nói chung, nhất là tảo biển với vaitrò quang hợp gắn giữ cacbonic đã tạo ra khoảng 500 tỷ tấn chất hữu cơ có thể sử dụngđược (trong đó có nhiều hoạt chất sinh học quý) và thải ra 90% lượng oxy trong bầu khíquyển cần cho sự hô hấp của người và động vật Chính điều này đã kích thích nghề nuôitảo biển ra đời, và đặc biệt xuất hiện công nghệ sinh học vi tảo, với bộ 3 nổi tiếngChlorella, Scenedesmus và Spirulina, có nhiều giá trị trong thực phẩm dinh dưỡng vàdược phẩm, mỹ phẩm Trong công nghệ sản xuất sinh khối vi sinh vật (Microbial biomassproducts), riêng nhóm 3 vi sinh vật tảo trên, Spirulina hiện được chọn để phát triển sảnxuất hơn 2 loại kia do 5 ưu thế sau : f Hiệu quả kinh tế cao và góp phần bảo vệ, cải thiệnmôi trường : Vi tảo Spirulina không những đơn giản trong nhu cầu dưỡng chất mà còn rấthiệu quả trong sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời, nước (có thể dùng nước biển,