Tài liệu Nghiên cứu phương pháp chiết xuất dịch từ sinh khối vi khuẩn lam spirulina platensis bổ sung vào nước giải khát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2003 – 2007 Sinh viên thực hiện: THANH GIA NGỌC HÂN Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************************* NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CHIẾT XUẤT DỊCH TỪ SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S. Nguyễn Tiến Dũng K.S. Lƣơng Đình Quát Sinh viên thực hiện: Thanh Gia Ngọc Hân Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2007 LỜI CẢM ƠN Hoàn thành khóa luận tốt nghiệp niên khóa 2003-2007, em chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc: Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Sinh Học. Thầy Nguyễn Tiến Dũng. Anh Lƣơng Đình Quát – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Anh Nguyễn Văn Tân – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Chị Nguyễn Thị Thu Hƣơng – Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận. Đã tận tâm dạy dỗ, truyền đạt những tri thức khoa học, hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trƣờng và thực tập tốt nghiệp. Đặc biệt xin gởi lời cảm ơn gia đình, những ngƣời thân và những bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ sinh học 29 đã quan tâm, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2007 Sinh viên Thanh Gia Ngọc Hân i TÓM TẮT THANH GIA NGỌC HÂN, Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Đề tài “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SINH KHỐI VI KHUẨN LAM Spirulina platensis BỔ SUNG VÀO NƢỚC GIẢI KHÁT” đƣợc tiến hành tại Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình Thuận, thời gian thực hiện từ tháng 4 đến tháng 8 năm 2007. GVHD: Th.S. Nguyễn Tiến Dũng. Ngày nay thực phẩm không chỉ đáp ứng cho việc ăn và uống mà còn đƣợc dùng để chữa bệnh. Vì vậy con ngƣời đã không ngừng nghiên cứu để tìm ra các loại thực phẩm có đủ các yêu cầu trên. Một trong những đối tƣợng đang đƣợc chú ý hiện nay là loài vi khuẩn lam Spirulina, với đặc điểm ƣu việt là chứa nguồn protein dồi dào, hấp thu dễ, có 18/22 loại axit amin không thay thế và các chất dinh dƣỡng có giá trị khác. Trên cơ sở đó, những đề tài tốt nghiệp này nhằm mục đích bƣớc đầu nghiên cứu bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis vào một số thực phẩm nhƣ: nƣớc khoáng, nƣớc tinh khiết và rƣợu trái cây. Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy thành phần dinh dƣỡng trong các mẫu tảo là: hàm lƣợng protein khoảng 60 %, hàm lƣợng tro khoảng 10 - 12 %. Trong các mẫu tảo thí nghiệm không phát hiện có vi sinh vật có hại. Cùng với việc khảo sát thành phần dinh dƣỡng của tảo, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào để thu đƣợc lƣợng protein hoà tan lớn nhất. Khảo sát đƣợc thực hiện với hai phƣơng pháp: phƣơng pháp khuếch tán (PPKT) và phuơng pháp vật lý (PPVL). Kết quả khảo sát cho thấy PPKT có hiệu suất cao hơn so với PPVL, trong đó hiệu suất phá vỡ cao nhất là ở nồng độ đƣờng 0,4 %. Đề tài cũng đã tiến hành thử nghiệm các tỉ lệ bổ sung dịch tảo vào một số loại nƣớc uống. Kết quả khảo sát cho thấy tỉ lệ bổ sung thích hợp là 1:17. Do thời gian có hạn, nên nghiên cứu vẫn chƣa đi đến kết quả cuối cùng. Tuy vậy kết quả bƣớc đầu này cũng tạo đƣợc cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. ii SUMMARY Full name: THANH GIA NGOC HAN, Nong Lam University Ho Chi Minh City. Thesis “STUDYING FOR USING EXTRACTION OF Spirulina platensis TO COMPLETE IN DRINKING WATER”. This subject was conducted at Standard and Quality measurement Department of Binh Thuan province from April to August, 2007. Supervisor: Nguyen Tien Dung, M.D. Today, food not only uses to eat or drink but also use such as drug. Therefore, scientist is continuous research to find out object which have all above attribute. Spirilina have caught food researcher’s attention, because this alga contains more than 70% easily absorption protein, and 18/22 human essential amino acid and other nutrients. The goal of this thesis is initially studying for using extraction of Spirulina platensis to complete into some kind of drinking water such as fresh water, mineral water or wine. First result showed that protein content in Vinh Hảo’s Spirulina is 60% and ash content is about 10-12%. There is no harmful bacteria were detected in the algae samples. For algae extraction, we studied two methods: by endosmosis and physical. The result showed that the endosmosis method with 0,4% sucrose gave the highest protein content in extraction. We also research to find out the algae extraction rate to complete into any drinking water. The result showed that the rate 1:17 is the best. Because of the short time to research, the results are not going to the end, but these are base to later experiment. iii MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa Lời cảm ơn ................................................................................................... iii Tóm tắt ..........................................................................................................iv Summary ........................................................................................................v Mục lục ..........................................................................................................vi Danh sách các chữ viết tắt ..............................................................................x Danh sách các hình........................................................................................xi Danh mục các bảng ..................................................................................... xii Chƣơng 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................1 Chƣơng 2.TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3 2.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis .............................. 3 2.1.1. Lịch sử phát hiện ..........................................................................3 2.1.2. Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis trong – ngoài nƣớc ....4 2.1.2.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam .......................................4 2.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên Thế Giới .....................................5 2.2. Spirulina và những vấn đề liên quan .................................................7 2.2.1. Giới thiệu về Spirulina.................................................................7 2.2.2. Đặc điểm sinh lí của Spirulina platensis ....................................8 2.2.2..1 Phân loại .................................................................................8 2.2.2.2. Đặc điểm sinh lý ....................................................................9 2.3. Kỹ thuật sản xuất Spirulina platensis ..............................................11 2.3.1. Sơ đồ qui trình sản xuất Spirulina platensis .............................. 11 2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến Spirulina..........................................11 2.4. Thành phần dinh dƣỡng và công dụng của Spirulina platensis ......17 2.4.1. Thành phần dinh dƣỡng ............................................................. 17 iv 2.4.2. Công dụng của vi khuẩn lam Spirulina platensis ...................... 18 2.5. Ứng dụng Spirulina platensis trong thực phẩm, xử lý môi trƣờng y học và mỹ phẩm ..................................................................................20 2.5.1. Ứng dụng trong thực phẩm ........................................................ 20 2.5.2. Ứng dụng trong xử lí môi trƣờng ..............................................21 2.5.3. Ứng dụng trong y học ................................................................ 23 2.5.4. Ứng dụng trong mỹ phẩm .......................................................... 24 2.6. Kỹ thuật sản xuất nƣớc giải khát ....................................................24 2.6.1 Khái niệm về nƣớc giải khát ....................................................... 24 2.6.2 Quy trình sản xuất nƣớc giải khát .............................................25 2.6.2.1 Nguyên liệu ...........................................................................25 2.6.2.2 Diễn giải quy trình công nghệ ...............................................26 2.6.3. Kỹ thuật sản xuất nƣớc khoáng Vĩnh Hảo .................................27 2.6.4. Kỹ thuật sản xuất nƣớc tinh khiết ..............................................27 2.6.5. Kỹ thuật sản xuất rƣợu trái cây ..................................................27 Chƣơng 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP .............................................28 3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành đề tài ............................................28 3.1.1. Thời gian ....................................................................................28 3.1.2. Địa điểm ..................................................................................... 28 3.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu ........................................................... 28 3.3. Đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................28 3.4. Vật liệu ............................................................................................ 28 3.4.1. Thiết bị ....................................................................................... 28 3.4.2. Hoá chất ..................................................................................... 29 3.5. Các phƣơng pháp phân tích ............................................................. 29 3.5.1. Phƣơng pháp xác định nitơ tổng số bằng phƣơng pháp Kjeldahl 3.5.1.1. Nguyên tắc ...........................................................................29 3.5.1.2. Quá trình thực hiện .............................................................. 30 3.5.2. Phƣơng pháp xác định protein bằng phƣơng pháp Lowry ........33 v 3.5.2.1. Nguyên tắc ...........................................................................33 3.5.2.2. Thực hành.............................................................................34 3.5.3. Phƣơng pháp xác định tro tổng số .............................................35 3.5.3.1. Nguyên tắc ...........................................................................35 3.5.3.2. Thực hành.............................................................................35 3.5.4. Phƣơng pháp phân tích vi sinh...................................................36 3.5.4.1. TPC ...................................................................................... 36 3.5.4.2. Coliforms ..............................................................................37 3.5.4.3. E.coli ....................................................................................37 3.5.4.4. Staphylococcus aureus ......................................................... 37 3.5.4.5. Salmonella ............................................................................37 3.6. Phƣơng pháp phá vỡ tế bào ............................................................. 38 3.6.1. Phƣơng pháp vật lí .....................................................................38 3.6.2. Phƣơng pháp khuếch tán ............................................................ 38 3.7. Phƣơng pháp bổ sung ......................................................................39 3.8. Phƣơng pháp cảm quan ...................................................................39 3.9. Bố trí thí nghiệm ..............................................................................39 3.10. Phƣơng pháp xử lý số liệu ............................................................. 39 Chƣơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................40 4.1. Thành phần dinh dƣỡng vi khuẩn lam Spirulina platensis .............40 4.1.1. Xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Kjeldahl ........40 4.1.1.1. Xác định hàm lƣợng protein trong bột tảo khô ....................40 4.1.1.2. Xác định hàm lƣợng protein trong bã tảo ............................ 41 4.1.2. Xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Lowry ...........41 4.1.2.1. Protein Chuẩn .......................................................................41 4.1.2.2. Hàm lƣợng protein trong dịch tảo ........................................43 4.1.3. Xác định hàm lƣợng tro tổng số trong bột tảo khô ....................44 4.2. Nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào ...................................45 vi 4.2.1. Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bảo bằng cách xác định hàm lƣợng protein theo phƣơng pháp Kieldahl ..........................................45 4.2.1.1. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp khuếch tán (PPKT) ..........45 4.2.1.2. Theo phƣơng pháp vật lý (PPVL) ........................................45 4.2.2. Đánh giá hiệu quả phá vỡ tế bào bằng cách xác định hàm lƣợng protein theo kết quả thu nhận protein theo phƣơng pháp Lowry ..............................................................................................................46 4.2.2.1. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp khuếch tán ....................... 46 4.2.2.2. Phá vỡ tế bào theo phƣơng pháp vật lý ............................... 48 4.3. So Sánh Kết Quả Protein .................................................................51 4.3.1. Phá vỡ và không phá vỡ tế bào ..................................................51 4.3.2. Phá vỡ theo nồng độ đƣờng và thời gian ..................................53 4.3.3. Phá vỡ theo nồng độ đƣờng (phƣơng pháp khuếch tán) ............54 4.3.4. Phá vỡ theo thời gian (phƣơng pháp vật lí) ............................... 55 4.4. Kết quả phân tích vi sinh .................................................................55 4.5. Hiệu suất phá vỡ tế bào tảo Spirulina platensis .............................. 56 4.6. Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung vi khuẩn lam Spirulina platensis ....58 4.7. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm ........................................................ 59 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................ 60 Chƣơng 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 61 Phụ Lục ........................................................................................................64 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BGBL Brilliant Green Bile Lactose BPA Baird Parker Agar CTV Cộng tác viên Ecoli Escherichia coli EMB Eosin Methylene Blue lactose F.A.O Food Agriculture Organization NU Nƣớc uống PCA Plate Count Agar PPKT Phƣơng pháp khuếch tán PPVL Phƣơng pháp vật lí PV Phá vỡ RV Rappaport – Vassiliadis soya pepton S. aureus Staphylococcus aureus SPW Saline Pepton Water TPC Tổng vi sinh vật hiếu khí VRB Violet Red Bile agar WTO World Trade Organization viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis .......................... 7 Hình 2.2. Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis đƣợc nhìn dƣới kính hiển vi ...........................................................................9 Hình 2.3. Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis dƣới kính hiển vi .....................................................................................................9 Hình 2.4. Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp ............................. 14 Hình 2.5. Nuôi Spirulina trong phòng thí nghiệm .......................................14 Hình 2.6. Các sản phẩm có bổ sung tảo trong thực phẩm ........................... 20 Hình 2.7. Các sản phẩm từ tảo trong y học .................................................23 Hình 2.8. Các sản phẩm từ tảo trong mỹ phẩm ...........................................24 Hình 3.9. Máy cất đạm ................................................................................30 Biểu đồ 4.1. Đƣờng chuẩn protein trong dịch tảo .......................................42 Biểu Đồ 4.2. Nồng độ protein ứng với chỉ số OD xác định của tảo ............43 Biểu Đồ 4.3. Nồng độ protein thu đƣợc tƣơng ứng với hàm lƣợng đƣờng sử dụng trong thí nghiệm ............................................................................47 Biểu Đồ 4.4. Nồng độ protein ứng với OD xác định của tảo ở các thời gian khác nhau............................................................................................. 49 Biểu đồ 4.5. Hàm lƣợng protein trong mẫu tảo trƣớc và sau khi phá vỡ ....52 Biểu đồ 4.6. Hiệu suất phá vỡ tế bào giữa PPKT và PPVL ........................ 57 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Chuẩn bị dung dịch protein chuẩn ..............................................34 Bảng 4.2. Hàm lƣợng protein trong tảo ....................................................... 40 Bảng 4.3. Kết quả chỉ số OD tƣơng ứng với nồng độ protein chuẩn ..........42 Bảng 4.4. Giá trị OD – protein trong 0,2g bột tảo .......................................43 Bảng 4.5. Hàm lƣợng tro theo phần trăm có trong tảo ................................ 44 Bảng 4.6. Lƣợng protein trong bã tảo sau khi phá vỡ theo PPKT .............45 Bảng 4.7. Hàm lƣợng protein trong bã tảo sau khi phá vỡ theo PPVL ......46 Bảng 4.8. Giá trị OD – protein trong dịch tảo phá vỡ theo nồng độ đƣờng............................................................................................................48 Bảng 4.9. Giá trị OD – protein trong dịch tảo phá vỡ theo PPVL ..............50 Bảng 4.10. So sánh kết quả protein khi phá vỡ và không phá vỡ tế bào tảo ......................................................................................................51 Bảng 4.11. So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo nồng độ đƣờng và theo thời gian .......................................................................................... 53 Bảng 4.12. So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo nồng độ đƣờng ...................................................................................................................... 54 Bảng 4.13. So sánh kết quả protein khi phá vỡ tế bào theo thời gian .........55 Bảng 4.14. Kết quả phân tích vi sinh các sản phẩm nghiên cứu .................56 Bảng 4.15. Hiệu suất phá vỡ tế bào trong mẫu tảo ......................................57 Bảng 4.16. Chất lƣợng sản phẩm về mặt cảm quan ....................................58 B ảng 4.17. Chất lƣợng sản phẩm về mặt vi sinh ........................................59 x 1 Chƣơng 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Trong hàng nghìn năm nay, cũng nhƣ trong tƣơng lai, để trái đất và loài ngƣời chúng ta tồn tại và phát triển. Đó chính là nhờ vào sự tuần hoàn của một chu trình đặc biệt quan trọng, thiếu nó trái đất sẽ trở thành một kho rác khổng lồ, loài ngƣời chúng ta sẽ không còn khoảng không riêng của mình, mà nơi ăn, chốn ở, chốn ngủ sẽ đƣợc bao quanh chỉ là "rác với rác". Vậy chu trình nào mang tính thiết yếu nhƣ thế ? Đó chính là chu trình vật chất. Nó bao gồm ba đối tƣợng cấu kết mà thành, đó là động vật - thực vật - vi sinh vật, ba đối tƣợng này có mối quan hệ gắn bó và tác động qua lại với nhau. Nhìn chung, một trong ba đối tƣợng trên không thể tách rời và chúng là nguồn sống, nguồn năng lƣợng của chúng ta. Một minh chứng điển hình là, cùng với sự phát triển nhƣ vũ bão của khoa học và công nghệ, loài ngƣời chúng ta đã không ngừng nghỉ để kiếm tìm và tạo ra các sản phẩm mới có giá trị cao cung cấp cho con ngƣời, đó chính là việc sử dụng sinh khối của vi khuẩn lam Spirulina platensis hay còn gọi là tảo xoắn Spirulina platensis. Nhƣ chúng ta đã nói, chu trình vật chất là chu trình thiết yếu cho sự tồn tại của loài ngƣời, trong khi đó Spirulina platensis lại tồn tại giữa hai ranh giới thực vật và vi sinh vật. Bởi lẽ, Spirulina platensis vừa mang bản chất của vi khuẩn, vừa mang bản chất quang hợp của thực vật. Spirulina đã đƣợc nghiên cứu từ nhiều năm nay, chúng có nhiều ƣu việt và giá trị dinh dƣỡng cao. Nên phạm vi sản xuất Spirulina trên thế giới đã đƣợc tăng lên, Spirulina trở nên kinh tế hơn và đƣợc chế biến cho nhiều ngƣời hơn. Đƣợc chấp nhận ở các nƣớc phát triển, loại thực phẩm mới này có thể đƣa sang những khu vực chậm phát triển hơn. Tại những nơi đó protein là một trong những yếu tố cần thiết nhất cho những ngƣời đang đói. Việc tăng năng suất Spirulina là một bƣớc đột phá trong năng suất thực 2 phẩm. Trong tƣơng lai việc nuôi trồng Spirulina dƣới đại dƣơng sẽ mở ra những diện tích sản xuất thực phẩm rộng lớn hơn. Tóm lại, Spirulina là một trong những giải pháp mới cho các vấn đề của hành tinh chúng ta. Đó là sự trở lại với cơ sở của dây chuyền thức ăn và với nguồn gốc đơn giản của sự sống. 1.2. Yêu cầu Đƣợc sự đồng ý của Chi cục Đo lƣờng Tiêu chuẩn Chất lƣợng tỉnh Bình thuận và Bộ môn Công nghệ sinh học, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sinh khối vi khuẩn lam Spirulina platensis bổ sung vào nƣớc giải khát” - Xác định thành phần dinh dƣỡng của tảo Spirulina platensis. - Nghiên cứu các phƣơng pháp phá vỡ tế bào để thu dịch chiết. - Nghiên cứu và theo dõi sản phẩm sau khi bổ sung dịch chiết tảo. 1.3. Mục đích Tạo các sản phẩm chứa các thành phần dinh dƣỡng có trong tảo Spirulina platensis. 1.4. Nội dung thực hiện Chọn mẫu tảo đáp ứng yêu cầu đem phân tích các thành phần dinh dƣỡng và chỉ tiêu nhƣ: - Protein. - Tro. - Vi sinh. Từ các thành phần dinh dƣỡng phân tích đƣợc tiến hành phá vỡ tế bào theo hai phƣơng pháp: Phƣơng pháp khuếch tán và phƣơng pháp vật lí. Đánh giá hiệu suất phá vỡ tế bào. Tiến hành kiểm nghiệm vi sinh các sản phẩm làm nền nhƣ: nƣớc khoáng Vĩnh Hảo, nƣớc uống tinh khiết – Aquafina, rƣợu trái cây. Nghiên cứu chọn tỉ lệ bổ sung giữa dịch tảo và các sản phẩm. Theo dõi chất lƣợng sản phẩm sau khi đã phối trộn. 3 Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis 2.1.1. Lịch sử phát hiện [25, 29] Tảo Spirulina đã là thức ăn bổ dƣỡng từ thời cổ xƣa của ngƣời Aztec ở Mêhicô - Châu Mỹ và thổ dân Kanembu - Trung Phi. Tảo xoắn Spirulina là một loại vi tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dƣới kính hiển vi. Tảo Spirulina đã đƣợc nghiên cứu từ nhiều năm nay. Chúng có những đặc tính ƣu việt và giá trị dinh dƣỡng cao. Các nhà khoa học trên thế giới đã coi tảo Spirulina là sinh vật có ích cho loài ngƣời. Loại tảo này do tiến sĩ Clement ngƣời pháp tình cờ phát hiện vào những năm 1960 khi đến Trung Phi. Nhà khoa học này không khỏi kinh ngạc khi vùng đất cằn cỗi, đói kém quanh năm nhƣng những thổ dân ở đây rất cƣờng tráng và khỏe mạnh. Khi Clement tìm hiểu về thức ăn của họ, Clement phát hiện trong mùa không săn bắn, họ chỉ dùng một loại bánh màu xanh mà nguyên liệu chính là thứ họ vớt lên từ hồ. Qua phân tích, Clement phát hiện ra loại bánh có tên Dihe này chính là tảo Spirulina. Hai mƣơi năm sau, vào những năm cuối thập kỷ tám mƣơi thế kỷ 20 - nhiều giá trị dinh dƣỡng và chức năng sinh học của tảo Spirulina đã đƣợc khám phá và công bố rộng rãi không chỉ ở Pháp mà ở cả nhiều nƣớc khác trên thế giới nhƣ Mỹ, Nhật, Canada, Mêhicô, Đài Loan. Hầu hết các nghiên cứu đều đã chỉ ra rằng tảo Spirulina rất giàu protein có tới 60 – 70% trọng lƣợng khô của tảo.Chỉ số hóa học của protein tảo cũng rất cao trong đó các loại axit amin chủ yếu nhƣ leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều có mặt với tỉ lệ vƣợt trội so với chuẩn của tổ chức lƣơng nông quốc tế quy định. Hệ số tiêu hóa và hệ số sử dụng protein rất cao có thể đến 80 – 85% protein của tảo đƣợc hấp thu sau 18 giờ. 4 Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu đã chú ý tới Spirulina không chỉ nhƣ một loại thực phẩm giàu dinh dƣỡng chứa 50 – 70% protein và có năng suất gấp 20 lần so với đậu nành trên 1 ha mà còn chiết xuất đƣợc từ Spirulina nhiều thành phần có dƣợc tính quý nhƣ chống oxy hóa, chống dị ứng, tăng khả năng miễn dịch, có tác dụng làm giảm lƣợng mỡ trong máu và chống ung thƣ. 2.1.2. Tình hình nghiên cứu Spirulina platensis trong – ngoài Nƣớc 2.1.2.1. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam [26,27,28,29] Tảo Spirulina đƣợc giáo sƣ Ripley D.Fox - nhà nghiên cứu về tảo và các chế phẩm của tảo tại "Hiệp hội chống suy dinh dƣỡng bằng các sản phẩm từ tảo" tại Pháp đƣa vào Việt Nam từ 1985. Trong những năm 1985 – 1995 đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nƣớc nhƣ nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Thƣớc và cộng sự - Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với đề tài "Công nghiệp nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina". Hay đề tài cấp thành phố của Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hƣng - TP Hồ Chí Minh và cộng sự với đề tài "Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có tảo Spirulina trong dinh dƣỡng điều trị". Cho đến nay, nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ tảo Spirulina đã đƣợc thành lập. Đó là các cơ sở nhƣ Vĩnh Hảo - Bình Thuận, Châu Cát, Lòng Sông - Thuận Hải, Suối Nghệ - Đồng Nai, Đắc Min - Đắc Lắc. Nguồn CO2 từ lò nung vôi sau khi đã lọc bụi và các hầm khí bioga cũng đã đƣợc nghiên cứu tận dụng để phát triển nuôi trồng tảo và cũng đã thu đƣợc một số kết quả khả quan. Ngoài các sản phẩm Spirulina nhập từ Thái Lan, Trung Quốc với nhiều tên gọi khác nhau, bán hàng theo phƣơng thức phân phối đa cấp với tỉ lệ chiết khấu cao gây thiệt thòi cho ngƣời tiêu dùng. Các sản phẩm đƣợc chế biến từ tảo Spirulina tại Việt Nam cũng đã xuất hiện ngày càng nhiều và đa dạng. Trƣớc đây đã từng có bột dinh dƣỡng Enalac, Sonalac có 5% tảo. Nay đã có 5 sản phẩm Spir@ của Công ty DETECH - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đƣợc 5 Cục An toàn vệ sinh thực phẩm - Bộ Y tế cấp phép lƣu hành trên thị trƣờng. Đó là các sản phẩm: 1.Spir@ B - Tảo bồi bổ: Tảo xoắn Spirulina dùng cho ngƣời suy dinh dƣỡng, ngƣời mới ốm dậy cần bồi bổ phục hồi sức khoẻ. 2.Spir@ HA - Tảo điều hoà huyết áp: Tảo xoắn Spirulina kết hợp tinh chất hoa hòe, hoa cúc dùng cho ngƣời bị tăng huyết áp, giảm stress và tăng cƣờng trí nhớ cho ngƣời 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 đƣờng: Tảo xoắn Spirulina kết hợp vitamin, khoáng chất dùng cho ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng týp 1 và týp 2. 5.Spir@ Cid - Tảo phòng chống ung thƣ: Tinh nghệ nguyên chất kết hợp với tảo xoắn Spirulina, Cao hạt nho dùng hỗ trợ cho việc phòng và chữa các bệnh ung thƣ. Tất cả các sản phẩm trên có thể không phải là “thần dƣợc”. Nhƣng với xu thế hòa nhập cùng thế giới, nhất là sau khi đã tham gia vào WTO chúng ta cũng không thể phủ nhận những tác dụng của thực phẩm chức năng mà thế giới đã thừa nhận. Do vậy ngƣời tiêu dùng, nhất là ngƣời bệnh và những ngƣời có điều kiện về kinh tế nên tìm hiểu và nên sử dụng ngày càng nhiều hơn các loại thực phẩm chức năng nhƣ là tảo Spirulina vì sức khoẻ của chính mình. 2.1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới [29,30] Trƣớc những năm 1960, việc cấy trồng Spirulina làm thực phẩm chƣa có một khái niệm thực sự. Năm 1960 Spirulina mới bắt đầu đƣợc biết đến, loại tảo này do tiến sĩ Clement ngƣời Pháp tình cờ phát hiện khi đến hồ Sat ở Trung Phi. Năm 1963 Viện dầu hoả Pháp đã bắt đầu quan tâm đến báo cáo về loại bánh tảo Dihe. Đƣợc biết đó là tảo Spirulina platensis, 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 của nƣớc Pháp không thuận lợi cho việc nuôi trồng loại tảo này. 6 Durand, Giám đốc công ty sản xuất soda ở hồ Texcoco - Mêhicô đã ứng dụng quy trình của viện dầu hoả Pháp tiến hành nuôi tảo Spirulina trên một phần diện tích của hệ thống bay hơi nhờ năng lƣợng 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 lƣợng mỗi ngày là trên 1 tấn tảo khô. Năm 1973, Tổ chức Lƣơng nông quốc tế và Tổ chức Y tế thế giới đã chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dƣỡng và dƣợc liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dƣỡng và chống lão hóa. Đáng lƣu ý trƣớc hết là công trình nghiên cứu phòng chống ung thƣ gây ra bởi tia phóng xạ hạt nhân cho các nạn nhân của sự cố Nhà máy Điện hạt nhân Chernobul đã thu đƣợc kết quả rất tốt khi điều trị bằng Spirulina nguyên chất. Khi uống Spirulina, lƣợng chất phóng xạ đã đƣợc đào thải khỏi đƣờng tiểu của ngƣời bị nhiễm xạ rất cao. Kết quả này đã đƣợc biểu dƣơng 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 dụng trị ung thƣ ở những bệnh nhân ung thƣ do thói quen nhai trầu thuốc. 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 dụng Spirulina. Sản lƣợng Spirulina hiện nay trên thế giới khoảng 1000 tấn khô/năm. Những nƣớc đi đầu sản xuất đại trà loại tảo này là Mêhicô, Mỹ, Nhật, Đài Loan, Ấn Độ, Israel. 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 lƣợng chƣa nhiều, nên giá bán những chế phẩm Spirulina rất đắt. Gần đây việc phát hiện và đƣa vào sử dụng một số chất có hoạt tính sinh học ở Spirulina đã góp phần không nhỏ thúc đẩy quá trình nghiên cứu, sản xuất cũng nhƣ ứng dụng có hiệu quả sinh khối tảo này. 7 2.2. Spirulina và những vấn đề liên quan 2.2.1. Giới thiệu về Spirulina [31,32] Tảo lam hay còn đƣợc gọi là vi khuẩn lam theo tiếng Hy lạp thì cyanos blue là một ngành vi khuẩn mà có khả năng hấp thu năng lƣợng qua quá trình quang hợp. Trong số các cơ thể tự dƣỡng đƣợc thì tảo lam đƣợc xem là nhóm nguyên thủy nhất. Di tích hóa thạch của chúng phát hiện đƣợc cách nay khoảng 3,8 tỷ năm. Chúng đƣợc xếp liền sau các vi khuẩn, riêng với các nhóm khác vì ngoài những đặc điểm chƣa có nhân thật, chƣa có lạp, chỉ chứa diệp lục tố a, sắc tố phụ trội bản tính protein thƣờng làm cho chúng có màu lam ra thì chúng cũng chƣa có sự sinh dục hữu phái, tản có cấu tạo đơn bào, hoặc hình sợi. Tảo lam không có tiêm mao di chuyển bằng cách trƣợt trên bề mặt. Hầu hết đƣợc tìm thấy trong nƣớc ngọt, đất ẩm ƣớt, một số ít loài đƣợc tìm thấy trong nƣớc mặn. Spirulina là vi khuẩn lam dạng sợi thuộc ngành vi khuẩn lam hay tảo lam. Spirulina còn có tên thƣơng mại là Arthrospira platensis mà đƣợc nuôi trồng trên thế giới nhƣ một nguồn thực phẩm, chúng rất giàu dinh dƣỡng. Hiện nay đƣợc phổ biến nhƣ là thực phẩm bổ dƣỡng tại US và Europe. Tảo Spirulina (Spirulina platensis) là một loài vi tảo có dạng xoắn hình lò so, màu xanh lam với kích thƣớc chỉ khoảng 0,25 mm. Chúng sống trong môi trƣờng nƣớc giàu bicarbonat và độ kiềm cao pH từ 8,5 - 11. Hình 2.1. Hình dạng của vi khuẩn lam Spirulina platensis.[18,38] Do hình thái “lò so xoắn” dễ nhận biết qua kính hiển vi, ngƣời ta cũng thƣờng gọi tảo này là “tảo xoắn”. Tảo Spirulina vẫn tiếp tục đƣợc nghiên cứu sử 8 dụng nhƣ thức ăn - vị thuốc nhân loại trong tƣơng lai do khả năng phát triển cực kì nhanh của một sinh vật đơn bào. Môi trƣờng nuôi trồng tảo từ không khí cho đến dung dịch nuôi cần tránh mọi nguồn ô nhiễm – vì vi tảo Spirulina rất nhạy bén và rất dễ thu hút các kim loại nặng, độc hại, bất cứ từ đâu đến. Về mặt này nƣớc khoáng Vĩnh Hảo và không khí vùng Bình Thuận gần đạt mức tối ƣu nên các kết quả xét nghiệm các mẫu tảo thu hoạch đƣợc tại đây, hoàn toàn không bị nhiễm bất cứ kim loại nặng nào đáng lo ngại. 2.2.2. Đặc điểm sinh lí của Spirulina platensis 2.2.2.1. Phân loại [10,12,21] Spirulina phân bố rất rộng trong các môi trƣờng khác nhau và có thể phát triển tốt trong các môi trƣờng các loài tảo khác không thể sinh sống. Một vài loài Spirulina tiêu biểu nhƣ Spirulina platensis, Spirulina maxima, Spirulina geilleri F. geiller. Ngành tảo lam sắp liền sau ngành vi khuẩn và đƣợc tách riêng với các nhóm tảo khác là vì: Chƣa có nhân rõ rệt, không có sự sinh sản hữu tính, có chứa sắc tố, tản đơn sơ, đơn bào hoặc hình sợi. Vị trí phân loại khoa học Lãnh giới Bacteria Ngành Cyanobacterium Lớp Chroobacteria Bộ Oscillatorriales Họ Phormidiaceaea Chi Arthospira Các loài S. maxima S. platensis