Nghiên cứu tạo sinh khối spirulina platensis 9

Nghiên cứu tạo sinh khối spirulina platensis sạch bằng quy trình nuôi trong hệ kín

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về Spirulina

1.1.1 Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina [5], [12], [13], [15], [19]

Spirulina là sinh vật sống nguyên thủy cách đây khoảng 3,5 tỉ năm, được cho

là có khả năng sử dụng nitơ tan trong nước biển làm nguồn dinh dưỡng cho sự tăng trưởng và sinh sản

Lịch sử sử dụng

Vào thế kỷ 16, khi người Tây Ban Nha đánh chiếm Mexico đã phát hiện thấy ngư dân người Aztecs sống trong thung lũng Mexico, ở thủ đô của Tenochtitlan, sử dụng lưới có lỗ nhỏ để thu lượm một loại thực phẩm mới, màu xanh gọi là techuitlatl từ các phá và làm những chiếc bánh màu xanh lam-lục từ đó

Người Kanembu sử dụng túi vải để phơi tảo lam trên cát của hồ Chad dưới ánh nắng mặt trời Khi đã khô, bánh tảo lam được mang ra chợ bán với tên gọi Dihé Trong bữa ăn hàng ngày, bánh Dihé được đập nhỏ và trộn với nước cà chua, hạt tiêu, sau đó rót vào hạt kê, hạt đậu, cá, thịt để ăn Phụ nữ mang thai ăn trực tiếp bánh Dihé này Người Kanembu sử dụng khoảng 70% tảo lam theo cách này

Spirulina cũng dùng để đắp lên những vết thương để trị một số bệnh nhất định ở

châu Phi

Hình 1.1 Bánh Spirulina bán ở Chad và hóa thạch của sợi đa bào Spirulina

Những phát hiện thêm về Spirulina

Năm 1940, trong báo cáo của nhà tảo học người Pháp Dangeard có nói rằng, loài tảo lam làm bánh Dihé cũng phổ biến ở một số hồ thuộc thung lũng Rift phía đông châu Phi Hai mươi năm năm sau, nhà thực vật học, Jean Léonard thấy một loại bánh màu xanh, ăn được bán ở chợ bản địa Fort-Lamy (nay là N’Djamena) thuộc Chad

Năm 1967, Spirulina được đánh giá là “wonderful future food source” tại hội

nghị quốc tế về ứng dụng vi sinh vật Những phân tích ban đầu cho thấy protein

chiếm 60-70% trọng lượng khô Spirulina, protein này có hàm lượng acid amin thiết

yếu cân bằng Từ những kết quả trên, nhiều kế hoạch nghiên cứu cho mục đích công nghiệp được thực hiện trong những năm 1970

Cùng thời gian trên, Institut français du pétrole thực hiện một luận án nghiên cứu cụ thể và có hệ thống về loài tảo tươi, xuất hiện trong bể bốc hơi của cơ sở sản xuất sodium bicarbonate thuộc công ty Sosa-Texcoco Ltd, công việc nghiên cứu này được thực hiện bởi Zarrouk Những kết quả nghiên cứu đạt được là cơ sở cho

đánh giá ban đầu về nuôi Spirulina ở quy mô lớn

Trong khi không một loài vi sinh vật nào mang lại hứa hẹn về nguồn protein

giá rẻ, Spirulina vẫn tiếp tục được nghiên cứu và gia tăng sản xuất, điều này phản ánh nhận thức đúng đắn về giá trị dinh dưỡng của Spirulina

Cho đến nay có rất nhiều nước trên thế giới sản xuất và sử dụng sinh khối

Spirulina làm thực phẩm cho người Nhiều tổ chức sức khỏe, tổ chức xã hội ở nhiều nước trên thế giới công nhận Spirulina là thức ăn bổ dưỡng và nó còn được gọi là thực phẩm của tương lai (Food of future) Theo Hills (1980) thì tảo Spirulina là một

loại thức ăn cao cấp và an toàn đã được các bác sĩ Nhật Bản dùng để điều trị một số bệnh hiểm nghèo như tiểu đường, ung thư, viêm gan

1.1.2 Phân loại học [20], [22]

Mang nhiều tên gọi khác nhau như Spirulina, Arthrospira và là một chủ đề

được thảo luận nhiều từ trước đến nay, nhất là khi cái tên “tảo” được nhắc đến lần đầu tiên

Năm 1852, việc phân loại học đầu tiên được viết bởi Stizenberger Ông đưa ra

tên loài mới là Arthrospira dựa vào cấu trúc chứa vách ngăn, đa bào, dạng xoắn

Gomont đã khẳng định những nghiên cứa của Stizenberger vào năm 1892, đồng

thời Gomont bổ sung thêm loài không có vách ngăn là Spirulina và loài có vách ngăn là Arthrospira Như vậy, tên được công nhận là Arthrospira, nhưng trong những hoạt động khảo sát và nghiên cứu Arthrospira được gọi là Spirulina, do đó tên Spirulina được sử dụng phổ biến cho đến nay thay cho tên Arthrospira

Spirulina (Arthrospira) maxima và Spirulina (Arthrospira) platensis là hai chi quan trọng nhất trong loài, chúng được phân biệt do sự khác nhau về hình dạng sợi,

không bào, sự bao phủ bên ngoài do vỏ hay màng nhầy chiếm ưu thế

Cho đến năm 1962, Spirulina chính thức được xếp vào giới prokaryote do

không có màng phospholipidic và màng nhân

Theo Nguyễn Lân Dũng và cộng sự [2] Spirulina thuộc nhóm vi sinh vật nhân

nguyên thủy thuộc vi khuẩn thật, gọi là Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) thường được gọi là Tảo lam (Cyanophyta hay blue algae) hay Tảo lam lục (Blue green algae)

Vi khuẩn lam có khả năng tự dưỡng quang năng nhờ chứa sắc tố quang hợp là chất diệp lục a Quá trình quang hợp của vi khuẩn lam là quá trình phosphoryl hóa quang hợp phi tuần hoàn, có giải phóng oxy như ở cây xanh

Vi khuẩn lam không thể gọi là tảo vì chúng khác biệt rất lớn so với tảo: vi khuẩn lam không có lục lạp, không có nhân thực, có ribosome 70S, thành tế bào có chứa peptidoglycan do đó rất mẫn cảm với penicillin và lysozym

Loài Spirulina (Arthrospira) platensis thuộc:

ƒ Chi Spirulina (Arthrospira)

Spirulina trong tự nhiên sống ở các hồ chứa nước giàu bicacbonat (HCO3-),

pH biến động từ 8,5 – 11, như Lake Texcoco Ngoài ra có hồ lớn nhất nuôi

Spirulina ở miền trung châu Phi chạy quanh Lakes Chad và Niger, phía đông châu

Phi chạy dọc theo vịnh Great Rift

Nhiệt độ sống thích hợp từ 35-370C Khi ở ngoài trời, nhiệt độ 390C trong vài

giờ không có tác hại lên khuẩn lam hoặc khả năng quang hợp của chúng Spirulina

có thể tăng trưởng ở nhiệt độ thấp khoảng 150C trong suốt cả ngày hay vào ban đêm

Khả năng chịu biến động ánh sáng cao, cường độ ánh sáng tốt nhất khoảng 25 – 30 Klux

Spirulina có thể thu được từ nước có chứa 85 - 270 g muối/lít, môi trường

sống tốt nhất chỉ có 20 – 70 g muối/lít Giá trị pH tế bào chất khá cao (4,2-8,5) là một ưu thế cho loài này sử dụng amonia như là nguồn nitơ trong môi trường pH

kiềm Môi trường nước thích hợp cho Spirulina có đặc tính: rất giàu Na+ và HCO-3, khá giàu K+ và SO-4, không có hoặc rất thấp Ca++,Mg++ và Cl-

1.1.4 Đặc điểm sinh học của Spirulina [5], [13], [22]

Đặc điểm hình thái

Tên “Spirulina” xuất phát từ tiếng Latin “helix” hoặc “spiral” biểu hiện hình dạng xoắn của nó

Spirulina là loài sống cộng sinh, đa bào, các tế bào được phân biệt bởi vách

ngăn, dạng sợi xoắn hình lò xo, số vòng xoắn lớn nhất là 6 - 8 vòng đều nhau tùy theo chiều dài của sợi, có thể đạt tới 1/4 mm hoặc hơn Các vách ngang chia sợi

Spirulina thành nhiều tế bào riêng rẽ liên kết với nhau bằng cầu liên bào

Đặc điểm cấu tạo

Tế bào Spirulina có cấu trúc giống với sinh vật prokaryote, thiếu các hạt liên

kết với màng Thuộc gram âm, thành tế bào nhiều lớp và được bao bọc bởi màng

polysaccharide nhầy Thành tế bào Spirulina không chứa cellulose mà hệ tiêu hóa

con người không phân cắt được

Spirulina có tỷ lệ chuyển hóa quang hợp khoảng 10%, so với chỉ 3% của các

thực vật sống trên cạn như đậu nành là một ví dụ Sắc tố quang hợp chính là

phycocyanin, bên cạnh đó còn có chlorophyll a Tế bào Spirulina không có lục lạp

mà thay vào đó là các thylakoid phân bố trong toàn bộ tế bào Màng thylakoid bao quanh các hạt polyphosphat có đường kính 0,5 – 1 micromet (μ) thường nằm ở

trung tâm tế bào Tế bào Spirulina cũng như các vi khuẩn lam khác chưa có nhân điển hình, mà chỉ có vùng nhân không rõ

Sự có mặt của các không bào chứa đầy khí trong tế bào, cùng với hình dạng

sợi xoắn dẫn đến sự nổi lên trên mặt môi trường sống của Spirulina

Siêu cấu trúc thành tế bào S platensis [33], [34]

Thành tế bào dưới kính hiển vi điện tử hiện lên gồm 4 lớp: từ lớp I đến lớp IV (L-I, L-II, L-III, L-IV) L-I và L-III chứa vật liệu dạng sợi L-II là một peptidoglycan giống như ở tế bào vi khuẩn L-IV được sắp xếp chạy theo chiều dọc

của trục sợi Spirulina

Hình 1.2 Lát cắt tế bào S platensis

Hình 1.2 cũng cho thấy một vách ngăn đang hình thành, vách ngăn này gồm

ba lớp: L-II kẹp giữa hai L-I, có thể hình dung như hình 1.3

Hình 1.3 Mô hình sắp xếp vách tế bào S platensis

L-I và L-III có chức năng vận chuyển điện tử, do đó hai L-II và L-IV tập trung các điện tử đó Độ dầy của mỗi lớp từ 10-15 nm, nên độ dầy của toàn bộ thành tế bào là khoảng 60 nm L-II, L-III, L-IV có độ dầy bằng nhau, L-I lớn hơn

Cấu trúc bốn lớp theo chiều dọc thành tế bào và ba vách ngăn có ba lớp rất phù hợp với những nghiên cứu của Jost (1965), Halfen và Castenholz (1971) ở họ Oscillatoria

Halfen and Castenholz (1971) và Halfen (1973) đã có những kết luận chung

về kiểu chuyển động trượt của S platensis là nhờ vào cấu trúc sợi của L-III Halfen

(1973) đã phát hiện ra rằng, những sợi này có gắn protein và xoắn quanh sợi

Spirulina Kiểu hình và kiểu cấu tạo lặp lại nhiều lần của L-IV giống với lớp ngoài

cùng thành tế bào vi khuẩn gram âm theo như mô tả của Thornley, Glauert và Sleytr (1974) L-IV có hình dạng méo mó, điều này có thể do vật liệu cấu tạo lên L-IV gây lên

Theo C Van Eykelenbug (1977) trong thành tế bào S platensis chứa

polysaccharide được cấu tạo từ những gốc glucose

Metzner's (1955) có ý kiến rằng, những hàng lỗ nằm trong vách ngăn chạy dọc theo thành tế bào, có thể đóng vai trò là những nơi chứa chất nhầy

Spirulina laxissima là một loài tảo lam-lục có kích thước nhỏ hơn S platensis

nhưng cường độ xoắn lớn hơn, được dùng trong thí nghiệm để tìm ra mối liên quan

giữa hình dạng của vách ngăn có chứa nếp gấp và hình dạng của sợi S platensis

Kết quả là, kích thước của những vùng bao phủ bởi nếp gấp có liên quan tới cường

độ xoắn của sợi S platensis, cường độ xoắn càng lớn, kích cỡ nếp gấp càng nhỏ và ngược lại

Hình 1.4 Một phần của vách ngăn cho thấy nếp gấp

Đặc điểm sinh sản

Spirulina không có khả năng sinh sản hữu tính, chỉ sinh sản bằng phương pháp

phân bào, tạo ra những đoạn bào ngắn hơn Mỗi đoạn bào này rộng 5 μ , dài 2 μ

1.1.5 Giá trị dinh dưỡng [5], [13], [20], [22]

Sự hiểu biết toàn diện về đặc điểm dinh dưỡng của Spirulina trở nên quan

trọng hơn vì quy trình sản xuất loài vi sinh vật này thực sự thích hợp với điều kiện khí hậu và kinh tế của những vùng thiếu hụt dinh dưỡng phổ biến

Trong khi mối quan tâm đối với nhiều loài vi sinh vật khác đang ngày càng

giảm bớt vì vấn đề khả năng tiêu hóa, hàm lượng các loại acid, Spirulina dường như

trở thành một giải pháp tốt nhất cho sản xuất nguồn thực phẩm có chất lượng cao

Spirulina được nhắc đến nhiều do có thể sống trong điều kiện nuôi có độ mặn và pH

cao, nên bảo đảm vệ sinh trong nuôi cấy, vì có rất ít những của vi sinh vật khác có khả năng sống sót trong điều kiện như vậy

1.1.5.1 Protein

Hàm lượng protein trong Spirulina dao động từ 50-70% trọng lượng khô Hàm

lượng protein này thấp hơn từ 5-10% tùy vào thời gian thu hoạch và môi trường sống Giá trị cao nhất thường đạt được khi thu hoạch vào buổi sáng sớm của ngày

nắng Spirulina có hàm lượng protein cao hơn bất kỳ một loại thực phẩm nào khác,

nhiều hơn thịt động vật và cá tươi (15 – 25% trọng lượng tươi), đậu nành (35% trọng lượng khô), sữa bột (35% trọng lượng khô), trứng (12% trọng lượng tươi), đậu phộng (25% trọng lượng khô), lúa gạo (8 – 14% trọng lượng khô), sữa (3% trọng lượng tươi)

Theo quan điểm chất lượng thì protein Spirulina là hoàn hảo, vì sự hiện diện

đầy đủ acid amin thiết yếu và không thiết yếu, chiếm khoảng 47% lượng protein

tổng Protein Spirulina là nguồn protein ít béo, ít calorie và đặc biệt không

cholesterol

Chuỗi acid amin đầy đủ đó cho thấy giá trị sinh học của protein trong

Spirulina là rất cao, và rằng nó sẽ trở thành sản phẩm tối ưu nếu như kết hợp với

một thực phẩm chứa nhiều cysteine và methionine, chẳng hạn như các loại ngũ cốc (gạo, lúa mì, hạt kê)

Lượng protein thực được sử dụng (Net protein utilisation, NPU)

Mức sử dụng protein ăn vào được xác định bằng khả năng tiêu hóa như: tỉ lệ hấp phụ nitơ protein, thành phần acid amin cùng với yếu tố khác như độ tuổi, giới tính, tình trạng sinh lý của cơ thể Giá trị NPU được xác định bằng cách tính phần trăm nitơ còn lại

Tế bào Spirulina không có vách cellulose mà chỉ có vách nguyên sinh dễ phá

vỡ Điều này giải thích cho khả năng tiêu hóa rất cao của protein Spirulina, lên tới 83-90% trọng lượng khô ban đầu của Spirulina

Spirulina không cần giai đoạn nấu hay xử lý đặc biệt nào để làm tăng giá trị

protein của chúng Đây cũng là ưu điểm lớn cho sự sản xuất đơn giản và cho bảo

tồn nguyên vẹn những thành phần dinh dưỡng giá trị cao trong tế bào Spirulina

1.1.5.2 Acid amin

Theo Sasson (1997), sau 18 giờ đồng hồ hơn 85% protein Spirulina được tiêu

hóa và đồng hóa

Giá trị NPU của Spirulina nằm trong khoảng 53-61%

Như vậy protein của Spirulina cao hơn hẳn so với các loài động vật về hàm

Bảng 1.1 Thành phần acid amin trong Spirulina [22]

Acid amin thiết yếu Tính cho 10 gram

(mg)

Tỷ lệ so với tổng acid amin (%)

trái cây Với 100% nhu cầu acid amin mỗi ngày chỉ cần dùng 36 g Spirulina Thành phần acid amin của Spirulina sản xuất ở Việt Nam tương đương nước ngoài

1.1.5.3 Lipid

Hàm lượng lipid khoảng 5 – 7 % trọng lượng khô Spirulina Lượng lipid tổng

này được chia thành hai phần: có thể xà pḥòng hóa (83%) và không xà pḥòng hóa (17%, chứa chủ yếu là paraffin, các sắc tố, các sterol) Với hàm lượng lipid thấp

Spirulina trở thành một sản phẩm protein phù hợp cho nhiều đối tượng 10 g Spirulina chỉ cho 36 kcalo và 1,3 mg cholesterol, một lượng protein trứng tương đương chứa 300 mg cholesterol và 80 kcal năng lượng Spirulina hoàn toàn thích

hợp với phụ nữ có thai và những người béo phì

Thành phần có thể xà phòng hóa: gồm chủ yếu monogalactosyl và digalactosyl diglyceride (23%), sulfoquinovosyl diglyceride (5%), phosphatidyl glycerol (25,9%) Triglyceride (0,3%), các loại phospholipid chiếm hơn 4,6% Phosphatidyl choline, phosphatidyl ethanolamin và phosphatidyl inositol chỉ ở mức không đáng

kể

Thành phần không xà phòng hóa như sau: sterol đã xác định được là

cholesterol và beta-sitosterol S platensis chứa lượng nhỏ campesterol và

stigmasterol Một số sterol này có thể liên quan đến hoạt tính kháng vi sinh vật của

Spirulina Các terpene chiếm 5-10% phần không xà phòng hóa, chủ yếu là alpha- và

beta-amyrine, triterpene pentacyclic

1.1.5.4 Các acid béo

Các acid béo chiếm 60 – 70% lipid Nhu cầu acid béo thiết yếu từ 1-2% đối với người trưởng thành và khoảng 3% với trẻ em Như đã biết, lượng chất béo thiết yếu đưa vào cơ thể có tác động lên hệ miễn dịch, bao gồm cả miễn dịch thể dịch và

tế bào Acid béo thiết yếu được chia làm hai nhóm omega-3 và omega-6

Acid γ- linolenic (GLA) chiếm khoảng 10-20% (1-2% trọng lượng khô) trong

S maxima so với 40% (khoảng 4% trọng lượng khô) trong S platensis Do vậy, Spirulina có thể được coi là một nguồn cung cấp γ-linolenic tốt nhất, sau sữa mẹ và

một số loại dầu thực vật của cây anh thảo, hạt nho đen, cây gai dầu (22)

Bảng1.2 Một số loại acid béo chính trong hai chủng Spirulina [22]

Sự hiện diện của γ-linolenic trong Spirulina càng trở nên quý giá, vì sự hiếm

thấy loại acid béo này trong thực phẩm hàng ngày Tầm quan trọng của γ-linolenic

là dựa vào khả năng biến đổi sinh hóa của nó: acid béo này là chất tiền thân của prostaglandins, leukotrienes và thromboxanes, là những chất trung gian trong các phản ứng viêm và miễn dịch

Nhiều acid béo khác cũng có mặt như acid linoleic Cũng đáng chú ý là tỉ lệ

cao của acid palmitic, chiếm khoảng 25% acid béo tổng trong S platensis

Trong S platensis không chứa các acid béo có số carbon lẻ, và một lượng rất

thấp acid béo có nhánh, là hai loại acid béo không thể chuyển hóa ở động vật bậc

cao

Các sulfolipid như sulfoquinovosyl diglyceride (khoảng 5% phần xà phòng hóa được) đang trở thành vấn đề nghiên cứu mới hiện nay, do khả năng kháng lại virus HIV nhiễm các tế bào T trợ giúp

Với những ưu điểm trên, Spirulina hoàn toàn có thể làm thực phẩm bổ sung

cho những trường hợp thiếu acid béo thiết yếu

1.1.5.5 Hydrocarbua no

Các hydrocarbua no - mạch dài ở mức khá cao, từ 0,1-0,3% Spirulina khô

2/3 những hydrocarbua này là n-heptandecane, phần còn lại là các hydrocarbua no - mạch thẳng (C15, C16, C18) giảm dần theo thứ tự, và một số hydrocarbua no - phân nhánh chưa được xác định

1.1.5.6 Carbohydrate

Nhìn chung, carbohydrate chiếm 15-25% trọng lượng khô Spirulina Những

carbohydrate đơn giản như glucose, fructose và sucrose chỉ có mặt ở lượng rất nhỏ

Các polyol như glycerol, mannitol và sorbitol cũng được tìm thấy trong Spirulina

Các carbohydrate có thể đồng hóa là các polyme như glucosamine (1,9%), rhamnosamine (9,7%), glycogen (0,5%)

Carbohydrate trong Spirulina dễ dàng hấp thụ vào máu và chỉ cần một lượng

nhỏ insuline để chuyển hóa Nhờ giải phóng năng lượng nhanh mà không cần hoạt

động của tuyến tụy nên Spirulina là thức ăn bổ dưỡng rất phù hợp cho những người

bị bệnh tiểu đường

Mesoinositol phosphate là carbohydrate chứa phosphorus, nên sẽ là nguồn

cung cấp phosphorus hữu cơ ưu việt Trong sinh khối Spirulina cũng có inositol

(350-850 mg/kg trọng lượng khô), hàm lượng này bằng khoảng tám lần thịt bò và vài trăm lần loại rau có mức inositol cao nhất

Đáng chú ý là polysaccharide trong Spirulina đã được khẳng định là có tác

động kích thích cơ chế sửa chữa DNA, nhờ vậy có thể giải thích cho chức năng bảo

vệ đối với ảnh hưởng của bức xạ mặt trời của Spirulina

1.1.5.7 Acid nucleic

Hàm lượng acid nucleic (ADN và ARN) có ý nghĩa dinh dưỡng quan trọng do

sự thoái hóa thành phần cấu tạo nên chúng (các purine adenine và guanine) tạo ra sản phẩm là acid uric Khi acid uric tích tụ cao trong máu có thể gây bệnh sỏi thận

và gút (gout) Lượng acid nucleic tối đa cho người trưởng thành khoảng 4 g/ngày Cũng cần chú ý rằng, với cùng lượng purine trong thành phần, nhưng ARN tạo ra

lượng acid uric gấp ba lần ADN và mức độ tăng acid uric còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ tuổi, giới tính, độ béo phì

Trong Spirulina lượng acid nucleic từ 4-6% trọng lượng khô Tỉ lệ ADN/ARN

là 1/4 hoặc 1/3 Hàm lượng acid nucleic trong Spirulina nói chung thấp hơn so với

sinh vật đơn bào

Bảng 1.3 Hàm lượng acid nucleic trong một số thực phẩm [22]

Với hàm lượng như bảng 1.3 thì khi sử dụng Spirulina ở mức độ khuyên dùng

(10 g khô một ngày tương đương 0,4-0,6 g acid nucleic) lượng acid nucleic ăn vào còn rất thấp so với mức cho phép

1.1.5.8 Sắc tố

Sắc tố là yếu tố rất quan trọng giúp tổng hợp các loại hormon cần thiết để điều

khiển các hoạt động của cơ thể Hàm lượng sắc tố trong sinh khối S platensis rất

cao, đặc biệt là carotenoid, chlorophyll, phycocyanin

Bảng 1.4 Hàm lượng sắc tố tự nhiên trong sinh khối S platensis [5]

Tên sắc tố Hàm lượng/10g sinh

khối khô Tỉ lệ trong 10g (%)

Carotenoid là sắc tố màu vàng cam trong sinh khối Spirulina

β-caroten chiếm 80% carotenoid có trong Spirulina, phần còn lại gồm

xanthophylls, cryptoxanthin, echinenone, zeaxanthin và lutein Mỗi kilogram

Spirulina khô chứa từ 700-1700 mg β-carotene và khoảng 100 mg cryptoxanthin,

hai loại carotenoid này được chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể người Nhu cầu vitamin A ở người trưởng thành ít hơn 1 mg/ngày, nên chỉ cần 1-2 gram

Spirulina là cung cấp dư lượng vitamin A đó Không giống vitamin A, sự tích tụ

β-carotene không gây nên bất kỳ độc tính nào

Hiệu quả sinh học của caroteinoid trong Spirulina đã được kiểm chứng trên cả

chuột và gà Đáng kể và quan trọng hơn là những thử nghiệm trên cơ thể người, một nghiên cứu thực hiện với 5000 trẻ em tại Ấn Độ đã chỉ ra rằng, chỉ với một gram

Spirulina hàng ngày đã gây hiệu quả đáng kinh ngạc đối với bệnh thiếu vitamin A

kinh niên Sau năm tháng, tỉ lệ trẻ em mắc bệnh thiếu vitamin A đã giảm từ 80

xuống 10% Nghiên cứu này khẳng định rằng, chỉ cần một lượng rất thấp Spirulina

cũng làm giảm bớt rất nhiều những nguy cơ bị mù và tổn hại hệ thần kinh gây nên

do thiếu vitamin A ở trẻ em

Challem (1981) gọi chlorophyll là máu xanh vì nó giống hemoglobin, chỉ khác

là nhóm kim loại của nó là Mg ở dạng ion (nên có màu xanh) thay vì Fe trong hemoglobin (màu đỏ) Có ý kiến cho rằng nếu như kim loại trong chlorophyll được thay bằng ion Fe thì nó có thể thay thế hemoglobin trong mô bào Trong sinh khối

S platensis có chứa khoảng 1,15% chlorophyll, chiếm tỉ lệ cao nhất so với các loại

thực phẩm tự nhiên khác

Phycocyanin là sắc tố đóng vai trò rất quan trọng trong sinh khối S platensis

và tồn tại dưới dạng một protein phức hợp, chiếm đến 20% trọng lượng sinh khối khô Trong phycocyanin có cả nguyên tố Fe, Mg vì vậy nó rất có ý nghĩa dinh dưỡng ở người khi nhu cầu bổ sung các khoáng này dưới dạng hữu cơ

1.1.5.9 Vitamin

Sinh khối Spirulina giàu các loại vitamin, đặc biệt là vitamin B12, cao hơn hẳn

thịt, cá, sản phẩm từ trứng, sữa, nấm men 10g sinh khối Spirulina cung cấp một

lượng lớn vitamin cần thiết cho sự sống hàng ngày của chúng ta

Bảng 1.5 Hàm lượng vitamin trong Spirulina so với nhu cầu hàng ngày [22]

Vitamin rầt cần cho sự sinh sản và sinh trưởng của cơ thể Sự phát triển của

tinh trùng, trứng, hợp tử, bào tử, bào thai đều cần đến vitamin A, thiếu vitamin A

năng suất sinh sản sẽ giảm Vitamin A quan trọng trong sự duy trì và bảo vệ thượng

bì da và niêm mạc, thiếu nó da khô, lông rụng khiến khả năng chống xâm nhập vi

trùng kém và sẽ giảm đề kháng cơ thể Nguồn vitamin A trong sinh khối Spirulina

là carotenoid dễ hấp thụ, không gây độc nếu dùng quá liều, rất an toàn cho con

người cũng như động vật

Một trong những báo cáo đã được công bố bởi Hội đồng nghiên cứu quốc tế

năm 1982 “chế độ ăn, dinh dưỡng và bệnh ung thư ” đã kết luận rằng nguồn thức ăn

giàu caroten và vitamin A làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư

Vitamin E (tocopherols), Spirulina khô chứa vitamin E khoảng từ 50-190

mg/kg, một mức độ có thể so sánh với mầm lúa mì Nhu cầu vitamin E hàng ngày là

15 IU hoặc 12 mg Khả năng chống oxy hóa của tocopherol giúp bảo tồn tốt các

acid béo không no có trong Spirulina khô Ngoài ra, vitamin E còn có các tác dụng

quý đã được biết đến như bảo vệ tim, mạch máu và làm chậm sự hóa già

Spirulina không giàu vitamin nhóm B như nấm men (ngoại trừ vitamin B12),

tuy nhiên lại có nhiều loại vitamin hơn

Đặc điểm đáng nhấn mạnh là mức độ cao khác thường vitamin B12

(cobalamin) trong Spirulina, vì vitamin này rất khó thu được trong khẩu phần ăn không có thịt và hầu như không loại thực vật phổ biến nào chứa nó Spirulina chứa

lượng vitamin B12 gấp bốn lần gan tươi, một loại thực phẩm được cho là nguồn cobalamin tốt nhất Thiếu vitamin B12 dễ mắc bệnh thiếu máu ác tính, căn bệnh này

có nguy cơ cao ở những người ăn chay hoặc do khả năng hấp phụ kém của cơ thể

Trong trường hợp Spirulina, hiệu quả sinh học đã được chứng minh trên cả chuột và người Lượng Fe trong Spirulina ở dạng được cơ thể hấp thụ ngay Fe của Spirulina

dễ hấp thụ 2 lần hơn Fe của thịt và rau

Calcium, phosphorus và magnesium trong Spirulina có thể so với sữa về số

lượng các khoáng này Các nguyên tố này có hàm lượng khá cân bằng, nên hiện tượng loại thải calcium do dư thừa phosphorus sẽ khó xảy ra Sự thiếu magnesium

có thể làm rối loạn hệ tim mạch và thần kinh

Nguyên tố K với hàm lượng cao cũng mang ý nghĩa tích cực, nhất là khi ngày càng có nhiều nhà dinh dưỡng học cho rằng tỷ lệ thấp K/Na ở trong các nguồn thực phẩm hiện nay là không tốt cho sức khỏe

Đáng tiếc là một nguyên tố hóa học quan trọng chỉ có mặt ở mức dấu vết, ít được nghiên cứu, đó là iodine Mặc dầu vậy, đã có những khẳng định ban đầu là

Spirulina có thể cố định được iodine như các nguyên tố khác, và đây có thể trở

thành một hướng nghiên cứu mới cho mục đích nâng cao hàm lượng iodine có trong

Spirulina

1.1.5.11 Enzyme

Enzyme quan trọng nhất trong sinh khối S platensis khô là superoxide

dismutase (SOD) Nó xúc tác khử các sản phẩm của phản ứng peroxide hóa và loại

bỏ các yếu tố thúc đẩy quá trình lão hóa cơ thể sống Trong 10g sinh khối S platensis khô có từ 10,000 đến 37,000 đơn vị hoạt động

1.1.5.12 Một số nghiên cứu khác [19], [22]

Các vi sinh vật có mặt trong dịch nuôi Spirulina

Các loài sinh vật cùng sống với Spirulina trong môi trường nuôi thường hiếm

thấy và không phải là tác nhân gây bệnh Trong thực tế, độ kiềm cao (pH 8,5-11,0)

là một rào chắn hiệu quả đối với sự xâm nhiễm của các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc hoặc tảo Hơn nữa, các chất nhất định được tiết ra hoặc chứa

trong Spirulina cũng có tác dụng diệt khuẩn, hoặc ít nhất là kìm hãm vi khuẩn lạ

Do đó, Spirulina được sử dụng như một loại thuốc đắp để chữa những vết thương

hoại tử ở châu Phi

Trong môi trường nuôi nhân tạo, thường có từ 3x104 đến 6x105 vi sinh vật lạ trong một millilitre

Sau khi thu hoạch và sấy khô, Spirulina có chứa từ 103 tới 106 các vi sinh vật

có khả năng sống lại trong mỗi gram khô Số lượng này không thay đổi trong thời gian bảo quản, không xuất hiện vi khuẩn Coliform và Streptococci sau nhiều tháng bảo quản

Những phân tích vi sinh vật của các sản phẩm Spirulina công nghiệp ở

Mexico và Hoa Kỳ đã khẳng định sự vắng mặt hoàn toàn của các tác nhân gây bệnh

như Salmonella, Shigella và Staphylococci Spirulina ở cả nguồn tự nhiên (Lake

Chad) và nhân tạo (các bể nuôi) đã được chứng minh là không bị nhiễm bởi các amip gây bệnh lỵ

Quá trình bảo quản Spirulina là khá dễ dàng vì các sản phẩm dường như có khả năng kháng nấm mốc Do đó, Aspergillus flavus và aflatoxin (được tiết ra bởi loài nấm này) chưa bao giờ được tìm thấy trong các mẻ nuôi Spirulina

Các nghiên cứu về độc học

Theo một số nghiên cứu, các chất độc như lead (chì), mercuri (thủy ngân),

arseni (asen) và fluorine (flo) không thấy trong Spirulina Tuy nhiên, một nghiên cứu chi tiết hơn nói rằng, Spirulina từ môi trường tự nhiên chứa lượng khá cao