thực phẩm chức năng từ tảo spirulina cho người béo phì

Vì thế, nhóm em chọn đề tài:” THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỪ TẢO Spirulina CHO NGƯỜI BÉO PHÌ” nhằm cung cấp một số hiểu biết về thừa cân béo phì.Ngoài ra còn giới thiệu cho mọi người biết thêm v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI: THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỪ

TẢO Spirulina CHO NGƯỜI BÉO PHÌ

GVHD: Huỳnh Phan Phương Trang

Tp HCM, 15/10/2019

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi cuộc sống trở nên ổn định thì nhu cầu ăn uống của con ngườicũng thay đổi dần Giờ đây quan điểm “ăn no mặc ấm” được thay bằng “ăn ngonmặc

đẹp” Do các yêu cầu về công việc như thường xuyên di chuyển, thời gian làm việckhông ổn định nên nhiều người đã chọn những loại đồ ăn nhanh, chế biến sẵn bênngoài, cùng với việc ít vận động, hay chế độ sinh hoạt thay đổi (ngủ quá ít, môitrường ô nhiễm…) là nguyên nhân dẫn đến các căn bệnh mang tính toàn cầu nhưung

thư, tiểu đường, béo phì…Trong đó béo phì là một căn bệnh hiện đang là vấn nạncho

cả thế giới

Hiện nay tình trạng thừa cân, béo phì đang tăng lên với tốc độ đáng báo động,không chỉ ở các nước phát triển mà cả các nước đang phát triển Ở các nước đangphát

triển như Việt Nam thì béo phì tồn tại song song với suy dinh dưỡng, tỷ lệ béo phìgặp

ở nhiều ở thành phố hơn nông thôn Đây là một vấn nạn co ảnh hưởng đến tươnglai,

nêu không có biện pháp phòng tránh sẽ gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng

Vì thế, nhóm em chọn đề tài:” THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỪ TẢO Spirulina

CHO NGƯỜI BÉO PHÌ” nhằm cung cấp một số hiểu biết về thừa cân béo phì.Ngoài ra còn giới thiệu cho mọi người biết thêm về tác dụng của thực phẩm chứcnăng từ tảo Spirulina trong phòng chống căn bệnh này

I TỔNG QUAN VỀ BỆNH BÉO PHÌ

1 Định nghĩa về bệnh béo phì

Theo Tổ chức Y tế thế giới, thừa cân béo phì nghĩa là tình trạng tích lũy mỡ quámức và không bình thường tại một vùng cơ thể hay toàn thân gây ra nhiều nguy hạitới sức khỏe Nhìn chung, bệnh thừa cân béo phì thể hiện trọng lượng cơ thể caohơn trọng lượng chuẩn ở một người khỏe mạnh Bệnh thừa cân béo phì là bệnhmãn tính do sự dư thừa quá mức lượng mỡ trong cơ thể Trong cơ thể chúng taluôn có một lượng mỡ nhất định và lượng mỡ này cần thiết để lưu trữ năng lượng,giữ nhiệt, hấp thụ những chấn động và thể hiện các chức năng khác

Bệnh thừa cân, béo phì được phân loại bằng chỉ số khối cơ thể BMI Chỉ số khối

cơ thể được tính dựa trên chiều cao và trọng lượng cơ thể Chỉ số khối cơ thể(BMI) sẽ được tính theo công thức: trọng lượng cơ thể của 1 người (tính bằng kg)chia cho bình phương chiều cao (tính bằng mét) Do chỉ số BMI mô tả mối liênquan giữa trọng lượng cơ thể với chiều cao nên sẽ liên quan chặt chẽ đến tổng sốlượng mỡ phân bố trong cơ thể ở người trưởng thành

Theo phân loại của Tổ chức Y tế thế giới, một người trưởng thành, trừ người cóthai nếu có chỉ số BMI trong khoảng 25 – 29,9 được xem là thừa cân, và một ngườitrưởng thành có chỉ số BMI > = 30 được xem là béo phì Dấu hiệu dễ nhận thấynhất của thừa cân béo phì gia tăng trọng lượng cơ thể và khối lượng mỡ tích tụ tạimột số phần đặc biệt của cơ thể như: bụng, đùi, eo, ngay cả ở ngực nữa

2 NGUYÊN NHÂN BỆNH BÉO PHÌ

Sự mất cân bằng giữa năng lượng ăn vào và năng lượng tiêu hao Khẩu phần nănglượng ăn vào vượt quá nhu cầu năng lượng của cơ thể, do đó năng lượng bị dư thừa

và được chuyển thành mỡ tích lũy trong các cơ quan, tổ chức

Yếu tố di truyền: Có những người mang một số gen trong các nhóm gen như nhómgen kích thích sự ngon miệng, nhóm gen liên quan đến tiêu hao năng lượng, nhómgen điều hoà chuyển hoá, nhóm gen liên quan đến sự biệt hoá và phát triển tế bào

mỡ Trong gia đình nếu cha hoặc mẹ hoặc thậm chí là cả hai đều béo phì thì nguy

cơ con cái bị thừa cân sẽ rất cao Những người bị thừa cân béo phì do yếu tố ditruyền có tốc độ trao đổi chất chậm chạp, khó cải thiện

Sụn tuyến giáp: là tình trạng tuyến giáp không sản xuất đủ các hormone cần thiếtcho cơ thể Sự thiếu hụt hormone làm cho quá trình trao đổi chất bị chậm lại, đồngnghĩa với lượng chất béo không được đốt cháy, là nguyên nhân gây tăng cân

Thiếu ngủ: Theo nghiên cứu nếu bạn thường xuyên thiếu ngủ 30 phút mỗi ngày sẽlàm tăng nguy cơ thừa cân, béo phì lên đến 17% Khi bạn không ngủ đủ, lượng

3

ghrelin sẽ tăng lên khiến bạn thường xuyên cảm thấy đói, thèm đồ ăn có nhiềuđường Lâu dần sẽ dẫn đến sự thèm ăn mất kiểm soát, là nguyên nhân gây thừacân, béo phì.

Người có nguy cơ cao bị thừa cân béo phì bao gồm:

• Người có thói quen dùng thức ăn nhanh, thức ăn giàu năng lượng, ăn nhiềuchất béo, ăn nhiều đồ chiên, rán, ăn ít rau, uống nhiều nước ngọt, bia rượu

• Người sống tĩnh tại, tuổi trung niên, phụ nữ sau sinh, trong gia đình có nhiềungười bị béo phì, dân cư đô thị

• Môi trường làm việc văn phòng tĩnh tại, ít vận động hoặc lười tập luyệncũng là nguyên nhân của béo phì

• Những người hoạt động thể lực thường ăn thức ăn giàu năng lượng, khi họthay đổi lối sống, hoạt động giảm đi nhưng vẫn giữ thói quen ăn nhiều cho nên

bị béo phì

3 Ảnh hưởng của béo phí đối với cơ thể

Về tâm lý: Người thừa cân, béo phì thường mất tự tin trong giao tiếp, ngại xuấthiện trước đám đông, hay tự ti, căng thẳng, chậm chạp, kém linh hoạt trong đờisống hàng ngày… làm giảm sút hiệu quả công việc, hạn chế sự cống hiến cho giađình và xã hội

Về ngoại hình: Thừa cân, béo phì làm thay đổi vóc dáng, khiến cơ thể trở nên “quákhổ” Nghiên cứu cho thấy 88% những người thừa cân, béo phì thấy rằng mìnhkhông hấp dẫn khi mất đi sự thon thả và những đường cong

Về sức khỏe: Các nghiên cứu y khoa cho thấy, những người bị tăng cân và đang

gặp tình trạng thừa cân, béo phì sẽ có tỷ lệ bệnh tật cao hơn ở người bình thường,

đặc biệt là các bệnh mãn tính nguy hiểm:

• Tim mạch: Cholesterol tỷ trọng thấp (LDL-C) sẽ bám vào lòng mạch máu gây

xơ hóa mạch, làm tăng huyết áp Đồng thời tình trạng hẹp lòng mạch do mỡbám sẽ làm tắc nghẽn dẫn đến đột quỵ, nhồi máu cơ tim

• Hô hấp: Mỡ bám vào cơ hoành làm thông khí giảm, người béo thở nông, thở

nhanh Người béo dễ bị ngủ ngáy, rối loạn nhịp thở, béo phì độ III có thể dẫnđến cơn ngừng thở khi ngủ

• Tiểu đường: Các khối mỡ, đặc biệt mỡ ở bụng, bài tiết ra yếu tố đề kháng

Insulin là nguyên nhân gây ra tiểu đường type II ở người thừa cân, béo phì

• Nội tiết: Con gái béo phì thường rối loạn kinh nguyệt, béo phì độ II thường

mất kinh Phụ nữ béo phì khó có thai, đẻ khó Đàn ông béo phì, đặc biệt béobụng thường yếu sinh lý

• Xương khớp: Người thừa cân, béo phì dễ bị thoái hóa khớp, loãng xương, đau

nhức triền miên do trọng lượng cơ thể gây áp lực lên xương khớp Trong đó,khớp gối, cột sống tổn thương sớm nhất Chưa kể do ăn uống không hợp lý, rốiloạn chuyển hóa làm tăng Acid uric nên người thừa cân béo phì dễ mắc bệnhgút

• Tiêu hóa: Thừa cân, béo phì còn khiến mỡ bám vào các quai ruột nên bệnh

nhân thường bị táo bón, dễ sinh ra bệnh trĩ Sự ứ đọng phân và các sản phẩmđộc hại dễ sinh ung thư đại tràng Mỡ bám vào gan dễ gây gan nhiễm mỡ, xơgan Ngoài ra, rối loạn chuyển hóa mỡ sinh ra sỏi mật

• Da: Thừa cân, béo phì gây lão hóa da sớm nên người béo thường già trước

tuổi Nếu vòng eo > 90cm và đường huyết cao thường xuất hiện gai đen ở vùng

cổ, háng, khuỷu tay và rạn da

• Béo phì và ung thư: Một số nghiên cứu đã cho thấy sự liên quan giữa béo phì

và ung thư như: ung thư vú, ung thư tử cung, ung thư đại tràng, ung thư ganmật và ung thư tuyến tiền liệt

• Béo phì làm suy giảm trí nhớ: Thừa cân, béo phì khiến trẻ em học kém và

người lớn mất tập trung, dễ bị Alzheimer

5

II TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA

1 Giới thiệu về tảo Spirulina platensis

1.1 Đặc điểm của Spirulina platensis

1.1.1 Đặc điểm phân loại

Spirulina platensis là một loại vi tảo màu xanh, thuộc chi Arthrospira Dựa trên kết

quả nghiên cứu những năm 1970 – 1980, các nhà khoa học nhận thấy tảo Spirulina

platensis có các đặc điểm giống vi khuẩn như: nhân chưa hoàn chỉnh (tiền nhân),

nhân chưa có màng, chưa có ty thể và lục lạp… nên đã xếp tảo Spirulina platensis vào ngành vi khuẩn lam (Cyanobacteria) thay vì ngành tảo như trước đây [2]

Bảng 1.1 Phân loại khoa học của tảo Spirulina [3]

Phân loại khoa học

Ngành (phylum) Cyanobacteria

Loài: Chi Spirulina có nhiều loài (hơn 35 loài) đã được phát hiện Trong đó có 2 loài được nghiên cứu đầu tiên và nhiều nhất: loài S geitleri (S maxima) – có nguồn gốc châu phi, loài S platensis – có nguồn gốc Nam Mỹ

Ở Việt Nam, giống được nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ ở Viện sinh vật học, là S.

platensis (Gom) Geitler do Pháp cung cấp

Hình 1.1 Tảo xoắn (Spirulina platensis) dưới kính hiển vi

7

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo

Spirulina platensis là tế bào nhân sơ, tảo Spirulina platensis chưa có ty thể và lục

lạp mà thay vào đó là các thể thyalkoid xếp thành vòng chứa các sắc tố có thể thamgia vào quá trình quang hợp: chlorophyll, phycocyanin, carotenoid Tế bào códạng sợi, sống cộng sinh, các tế bào được phân biệt bởi vách ngăn, dạng sợi xoắnhình lò xo không phân nhánh, số vòng xoắn lớn nhất là 6 - 8 vòng đều nhau.Đường kính xoắn khoảng 30 – 70µm, bước xoắn là từ 6 - 12µm, chiều dài sợi tảo

có thể đạt 500µm trong một số trường hợp khi môi trường khuấy trộn chiều dàicủa sợi có thể đạt khoảng 1 mm Màng tế bào không có cấu tạo vách cellulosegiống như các thực vật khác mà chỉ là các peptidoglycan nên dễ dàng bị đồng hóa

bởi các enzyme tiêu hóa Đây là đặc điểm giúp Spirulina platensis dễ dàng được hấp thu vào cơ thể Các vách ngang chia sợi Spirulina platenis thành nhiều tế bào riêng rẽ liên kết với nhau bằng cầu liên bào Sợi tảo Spirulina platensis có khả

năng chuyển động và tự vận động theo kiểu trượt quanh trục của sợi.[4]

1.1.3 Đặc điểm sinh trưởng

Spirulina platenis là vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc, chúng không thể sống hoàn

toàn không có ánh sáng Do đó phải đảm bảo các chỉ tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH,điều kiện khuấy trộn, …đảm bảo cho tảo phát triển tốt nhất Môi trường dinh

dưỡng của Spirulina platensis gồm các dưỡng chất: carbon, nitơ, các chất khoáng

đa lượng và vi lượng

Nguồn carbon: Spirulina platensis đồng hóa carbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất

là bicarbonate (HCO3-) thông qua quá trình quang hợp Nguồn carbon cung cấp cho

Spirulina platensis khoảng 1.2 – 16.8g/L NaHCO3

Nguồn nitơ: Spirulina platensis có khả năng đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ

enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP Kết quả nitơ được tổng hợp thành proteincủa chúng Chúng không có khả năng sử dụng nitơ trong không khí mà sử dụngdưới các dạng nitrat (NO3-), NH3, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, (NH2)2CO Tuy nhiênkhi sử dụng nguồn nitơ không từ nitrate phải kiểm soát nồng độ vì có thể ảnhhưởng đến sự phát triển sinh khối của tảo, thậm chí có thể gây chết tảo

Các chất khoáng cần cung cấp cho môi trường nuôi tảo:

• P vô cơ khoảng 90 - 180mg/L

• K+ và Na+ dưới dạng kết hợp với N, P

• Mg+: đóng vai trò tương tự như P

• Ca2+: không ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo

• Fe cung cấp dưới dạng muối FeSO4 Nồng độ Fe2+ có thể dao động từ 0.56

- 56mg/L môi trường

• Cl-: tảo Spirulina platensis rất ưa Clo vô cơ, nồng độ cung cấp từ muối NaClkhoảng 1 - 1.5g/L.

9

Nếu môi trường có những vi lượng khoáng khác thì Spirulina platensis cũng sẽ hấp

thụ Điều này có gây hại hay có lợi cho tảo cũng như ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm sau này

Khoáng chất hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As, …

Khoáng chất hấp thu có lợi: Senlen, Sắt, Germani và có thể cả Iod [5]

1.1.4 Đặc điểm sinh sản

Spirulina platensis có hai hình thức sinh sản đó là sinh sản sinh dưỡng và sinh sản

vô tính Hình thức sinh sản sinh dưỡng được thực hiện bằng cách gãy từng khúccủa sợi tảo, khúc gãy gọi là khúc tản Từ một sợi tảo mẹ, hình thành nên nhữngđoạn necridia (gồm các tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản) Trong các necridiahình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo các hormogonia bởi sự chia cắttại vị trí các đĩa này Trong sự phát triển, dần dần phần đầu gắn tiêu giảm, 2 đầuhormogonia trở nên tròn nhưng vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi Cáchormogonia phát triển, trưởng thành và chu kì sinh sản được lập đi lặp lại một cáchngẫu nhiên, tạo nên vòng đời của tảo Kiểu sinh sản này thường gặp ở các sợi tảo

có dạng chuỗi tế bào xếp nối nhau Trong thời kì sinh sản tảo Spirulina platensis

nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường

Hình 1.2 Vòng đời của tảo Spirulina platensis

Trong một số điều kiện sống không thuận lợi, Spirulina platensis cũng có khả năng

tạo bào tử giống vi khuẩn, đó là hình thức sinh sản vô tính Bào tử tảo có chứanhiều chất dinh dưỡng ở dạng dự trữ và được bao bọc bởi một lớp dày, khi gặp

điều kiện thuận lợi, chúng sẽ tạo thành sợi mới Chu kỳ phát triển của tảo Spirulina

platensis rất ngắn, nuôi trong phòng thí nghiệm thì thời gian thế hệ của nó chỉ kéo

dài trong 24 giờ, ở điều kiện tự nhiên là khoảng 3- 5 ngày [6]

11

1.1.5 Thành phần dinh dưỡng

Hàm lượng protein trong Spirulina platensis thuộc vào loại cao nhất trong

các thực phẩm hiện nay 60- 70% trọng lượng khô, cao hơn trong thịt bò 3

lần, trong đậu tương 2 lần Cứ 1kg tảo xoắn Spirulina platensis chứa 55mg

vitamin B1, 40mg vitamin B2, 3mg vitamin B6, 2mg vitamin B12, 113mgvitamin PP, 190mg vitamin E, 4.000mg caroten trong đó β-Caroten khoảng1700mg (tăng thêm 1000% so với cà rốt), 0,5mg acid folic, inosit khoảng

500 - 1000mg Phần lớn chất béo trong Spirulina là acid béo không no, trong

đó acid linoleic 13.784mg/kg, γ-linoleic 11.980mg/kg Đây là điều hiếm thấytrong các thực phẩm tự nhiên khác Hàm lượng khoáng chất có thể thay đổitheo điều kiện nuôi trồng, thông thường sắt là 580 - 646mg/kg (tăng thêm5% so với rau chân vịt), mangan là 23- 25mg/kg, magie là 2.915-3.81mg/kg, selen là 0.4mg/kg, canxi, kali, phospho đều khoảng là 1 – 3 g/kghoặc cao hơn (hàm lượng canxi tăng hơn sữa 500%)

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

cho tảo có màu xanh lam là phycocyanin [3]

Bảng 1.2 Các sắc tố trong tảo Spirulina [3]

1.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình nuôi tảo Spirulina platensis Tám yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến năng suất của Spirulina

platensis: độ sáng, nhiệt độ, pH, tỷ lệ giống, tốc độ khuấy, chất rắn hòa tan, chất

lượng nước, các nguyên tố đa lượng và vi lượng (C, N, P, K, S, Mg, Na, Cl, Ca và

Fe, Zn, Cu, Ni, Co, Se) [4] nhưng chủ yếu là các yếu tố: ánh sáng, nhiệt độ, pH môi

trường có tác động mạnh đến sự sinh trưởng và phát triển của Spirulina platenis

Hình 1.3 Sơ đồ nuôi tảo Spirulina platensis[7]

13

1.2.1 Chế độ sáng

Zhang và cộng sự (2001) đã quan sát ảnh hưởng của ánh sáng đến sự tăng trưởng

của tế bào tảo Spirulina platensis trong điều kiện nuôi cấy Trong quá trình nuôi cấy Spirulina platensis, bức xạ trung bình và tỷ lệ sử dụng năng lượng ánh sáng có

mối quan hệ đến sự tăng trưởng của tế bào [8] Pareek và Srivastava (2001) đã tiếnhành một thử nghiệm để xác định chu kỳ sáng thích hợp cho sự phát triển và năng

suất của Spirulina platensis trong các quang chu kỳ khác nhau Chu kỳ sáng thích

hợp cho sự phát triển của tảo là 16 giờ/ngày dựa trên đánh giá của mật độ quang

học của Spirulina platensis [9]

1.2.2 Nhiệt độ

Mỗi loài tảo cần nuôi ở một khoảng nhiệt độ nước thích hợp, ngoài ngưỡng nhiệt

độ tảo sẽ không phát triển và có thể bị chết Nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển của

tảo Spirulina platensis nằm trong khoảng 35 – 37oC, ở 40oC tế bào tảo sẽ bị tổnhại Nhiệt độ không những ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lên quá trình trao đổichất mà còn tác động lên cấu trúc tế bào (Payer, 1980) Nuôi tảo trong phòng sẽ dễdàng khống chế được nhiệt độ trong khi nuôi ngoài trời thời tiết thay đổi bấtthường nên không khống chế được nhiệt độ [10]

1.2.3 pH

Trong điều kiện phòng thí nghiệm tảo Spirulina platensis thích hợp với môi trường

kiềm và phát triển tốt ở pH 8.5 – 11 Khi pH môi trường quá cao hay quá thấp đều

không thuận lợi cho tảo Khi nuôi tảo Spirulina platensis ngoài trời pH = 10.5

không hạn chế sự phát triển của tảo nhưng khi pH tăng lên 11 lại giới hạn tảo phát

triển Tảo Spirulina thuộc nhóm tảo hấp thu chủ yếu HCO3- cho quá trình quanghợp, nên phát triển mạnh ở môi trường pH cao và pH của thí nghiệm (pH = 9,8 -10,3) luôn nằm trong khoảng thích hợp cho tảo phát triển, kết quả của thí nghiệm

cũng phù hợp với nghiên cứu của Ciferii (1983) là tảo Spirulina platensis phát triển

mạnh ở hồ Rombou và hồ Bodou có đặc điểm pH rất cao (10 - 10.4) [ 4]

2 Tác dụng của tảo Spirulina platensis đến bệnh béo phì

Thừa cân, béo phì gây ra tăng huyết áp, tim mạch, tiểu đường, gánh nặng cho hệxương khớp, làm giảm chất lượng đời sống tình dục, .Vì vậy, việc duy trì cânnặng hợp lý cho cơ thể là mục tiêu mà chúng ta hướng tới Giảm cân hợp lý vàkhoa học giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh tăng huyết áp, tiểu đường, tim mạch.Tuy nhiên, rất nhiều người đã sai lầm khi cho rằng việc giảm cân đồng nhất vớigiảm trọng lượng đơn thuần Bởi vậy, họ áp dụng các biện pháp hà khắc như nhịn

ăn, loại bỏ hoàn toàn tinh bột và chất đạm, đường, thậm chí sử dụng thuốc giảmcân có tác động lên thần kinh trung ương nhằm giảm nhu cầu ăn Hậu quả là sứckhỏe bị giảm sút, nhiều trường hợp rơi vào suy nhược cơ thể thậm chí tử vong Tuy