Quy Trình Nuôi Trồng, Chế Biến, Chiết Xuất Tảo Spirulina

Đặc Điểm Sinh Học Của Tảo Xoắn Spirulina

Ngành Cyanophyta ( tảo lam) Lớp Hormogoiophyceae

Bộ Oscillatoriales Họ Oscillatoriaseae

Chi Spirulina (Tảo xoắn).

Loài: Chi Spirulina có nhiều loài (hơn35 loài) đã 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.platensisc –có

nguồn gốc Nam Mỹ. Ngoài ra còn có S.prpvilca ở Puru, S.jeejibai ở CHLB Đức, S.subsalsa ở Ukraina, S.laxissima ở Kenya, S.pacifica ở Hoa Kỳ.

+ Ở việt nam, giống được nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ ở Viện Sinh vật học, là S.platensis Geitler do CH Pháp cung cấp.

Môi Trường Sống

+ Spirulina là sinh vật phiêu sinh (Plankton) sống tự do (free living organism) trong nước kiềm, giàu khoáng chất.

+ Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể tới 50 cm,và trong môi trường nhân tạo thường nuôi ở mức nước 10-30 cm(nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ đáy sâu 1-1,5 m (sục khí) phải đảm bảo tảo nhận nhận được ánh sáng.

+ Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ trợ nhau, rất quan trọng trong công nghệ nuôi trồng Spirulina.

Phân bố

+ Spirulina sống trong môi trường ưa kiềm (pH: 8,5-9,5). Trong tự nhiên, chúng sống trong các hồ, suối khoáng ấp áp.

+ Tảo có phạm vi phân bố rộng:

 

 

  • Châu Phi: Tchad, Congo, Ethiopia, Kenya, Nam phi, Aicập, Tanzania,Zambia.
  • Châu Mỹ: Hoa kỳ, Peru, Uruguay,Mexico.
  • Châu Á: Ấn độ, Paskistan, Srilanka, Việtnam.
  • Châu Âu: Nga, Ukraina,Hungarie…

+ Một loài spirulina có thể xuất hiện ở nhiều quốc gia, có khi những nơi đó cách nhau tới nữa vòng trái đất như: loài S.platensis. Nguyên nhân có thể là:

  • Tự nhiên: một số loài chim ăn tảo spirulina như Phoeniconaiasminor (ở châu mỹ). Do đó tảo đã bám vào lông vũ loài chim này, rồi dựavào sự di cư của chúng để phát tán nòigiống.
  • Con người: đem tảo đi sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới để phụcvụ cho nhu cầu của conngười.

Đặc Điểm Dinh Dưỡng

+ Spirulina là vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc. Do đó, chúng không thể sống hoàn toàn không có ánh sáng.

+ Phải đảm bảo các chỉ tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện khuấy trộn…

+ Môi trường dinh dưỡng của spirulina gồm:

+ Các dưỡng chất: môi trường phải đảm bảo cung cấp đầy đủ nguồn: cacbon, nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng…

+ Dinh dưỡng cacbon:

Spirulina đồng hóa cacbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là bicacbon (HCO3-), thông qua quá trình quang hợp.

Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) và một số chấtkhác: HCO3-+2H2O                                     (CH2O) + O2 + H2O+OH-.

Nguồn cacbon để nuôi dưỡng Spirulina ở khoảng 1,2 -16,8 g NaHCO3/ lit.

+ Dinh dưỡng N:

Spirulina có khả năng cố định nitơ, đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP. Kết quả nitơ được tổng hợp thành protein của chúng.

Chúng không có khả năng sử dụng N2 trong không khí mà sử dụng dưới các dạng: nitrat (NO3-), NH3  (thường có trong nước thải Biogas), (NH4)2SO4,

(NH4)2HPO4( có trong phân bón nông nghiệp), (NH2)2CO. Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nitơ không từ nitrat phải khống chế nồng độ vì dễ suy giảm sinh khốithẫm chí có thể gây chếttảo.

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

  • Photpho vô cơ khoảng 90 – 180mg/L.
  • K+ và Na+  dưới dạng kết hợp với N,P.
  • Mg+: đóng vai trò tương tự nhưP.
  • Ca2+: không ảnh rõ đến sinh trưởngtảo.
  • Fe cung cấp dưới dạng muối FeSO4. Nồng độ Fe2+ rất rộng từ0,56

-56 mg/ L môi trường.

 

 

  • Cl-: rất ưa Clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl khoảng 1 –1,5 g/L.

 

Sau đây là thành phần dinh dưỡng chính của môi trường Zarrouk dùng để nuôi Spirulina:

Nếu môi trường có những vi lượng khoáng khác thì spirulina cũng sẽ hấp thụ. Điều này có gây hại hay có lợi cho tảo.

  • Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg,As…
  • Sự hấp thu có lơi: Senlen, Fe, germani và có thể cảI

Spirulina cũng chịu tác động của các hormone, giúp tảo tăng trưởng nhanh như indol acetic acid (AIA), gibberelic acid (GA3)…

+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dinh dưỡng: Công thức tổng quát của quá trình quang hợp:

CO2+H2O              CH2O +O2

Hay  6CO2+6H2O                C6H12O6  +6O2

Ở spirulina có tới 15 sắc tố có thể tham gia quá trình quang hợp gồm: chlorophyl

(a) phycocyanin, betacaroten và 11 carotenoids khác, ngoài ra còn phycoerythrin.

+ Nhiệt độ tối hảo cho tảo khoảng 30 -35oC

 

 

–                   +

+ pH là kết quả của cânbằng:CO2               H2CO3             H++HCO3                 2H+ CO3-. pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 –9,5.

Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản:

  • Sự sinhtrưởng:

Spirulina trải qua các giai đoạn: thích nghi, logarit, đường thẳng, giảm, ổn định, lão suy.

  • Sự sinh sản có phương thức sinh sản: vô tính(phân chia từ một sợi tảo mẹ trưởng thành). Từ một sợi tảo mẹ, hình thành nên những đoạn Necridia (gồmcác tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản). Trong các Necridia hình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo các hormogonia bởi sự chia cắt tại vị trí các đĩanày.

Trong sự phát triển, dần dần phần đầu gắn tiêu giảm, 2 đầu hormogonia trở nên tròn nhưng vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi. Các hormogonia phát triển, trưởng thành và chu kì sinh sản được lập đi lập lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời của tảo. Trong thời kì sinh sản tảo spirulina nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường.

Sau đây là vòng đời tảo spirulina:

Rõ ràng vòng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn.

Trong điều kiện tối ưu (nuôi trong phòng thí nghiệm) vòng đời khoảng 1 ngày. Ở điều kiện tự nhiên là khoảng 3 – 5 ngày.

Thành phần của tảo xoắn Spirulina:

+ Thành phần dinh dưỡng của tảo xoắn Spirulina:

Khoảng 9% trọng lượng khô tổng số là các chất khoáng; hydrocarbon chiếm 15%. Khoảng 6,5% là lipid trong đó bao gồm 2,6% là các acid béo omega-3 và omega-6 chưa bão hòa (và đây là một tỷ lệ rất cao); thêm vào đó tỷ lệ trung bình của beta- caroten là 0,17% (rất cao) và vitamine B bao gồm 4µg B12 trong khẩu phần 10g Spirulina cần thiết cho một người trưởng thành trong 1 ngày.

+ Protein trong tảo xoắn spirulina:

Phycobiliprotein: phycocyanin và allo phycocyanin. Chúng có tác dụng tăng cường miễn dịch ở người và động vật; thamgia các phản ứng phát hiện kháng

 

 

nguyên đặc hiệu, đánh dấu kháng thể đơn dòng để chuẩn đoán, phát hiện bệnh; hỡ trợ trị liệu ung thư

Ngoài ra hàm lượng protein cao nên là thức ăn giàu dinh dưỡng giúp:

  • Cung cấp chấtđạm
  • Trị suy dinh dưỡng. Do đó Spirulina xuất hiện trong khẩu phần ăncủa trẻ em suy dinh dưỡng ở Châu phi và nhiều quốcgia.
  • Hỗ trợ điều trị suy gan, viêm gan, bệnhlao.
  • Cung cấp hàm lượng đạm cao cho các vận động viên, người laođộng cường độ cao và ngườibệnh.

+ Glucid trong spirulina:

Glucid của spirulina có cấu trúc gần giống với glycogen, nên thích hợp với dinh dưỡng của người và động vật.

Spirulina có chứa poly saccharid dưới dạng muối sunfat calci. Phân tử này chứa Rhamnose, Glucose,Fructose, Ribose, Galactose, Xylose, Mannose, Glucuronic và Galacturonic.

Do đó spirulina có tác dụng:

  • Kháng virus HIV 1 và virusherpes.
  • Chống oxy hóa khử các gốc oxy hóaO2-,OH-…
  • Kháng thrombin, ngăn ngừa thành lập cục máu đông trongmao mạch.
  • Có thể được dùng làm thuốc khángHIV.
  • Hỗ trợ điều trị phòng ngừa bệnh cao huyết áp, xơ cứng độngmạch và viêm thấpkhớp.

+ Lipid trong tảo xoắn tươi spirulina:

Chất béo đa phần gồm các acid béo cần thiết (Vitamin F): acid linoleic 5 – 10 mg/g, a. γ linolenic 7 – 11 mg/g…, acid oleic, palmitic với hàm lượng tùy thuộc giống tảo.

Có chứa acid béo omega: chủ yếu là: γ-linolenic (GLA), dihomo- γ linolenic. GLA là tiền chất biến dưỡng tổng hợp prostaglandin E1.

+ Các sắc tố trong spirulina: +Chlorophyl (a): 0,61 – 1,15%

Carotenoid (betacaroten = pro vitamin A): tiền tố vita. A trong Spirulina chủ yếu dạng cis trong cầu trúc.

Dạng cis có tác dụng vitamin A gấp 10 lần so với dạng trans nhân tạo,hoặc chiết từ một số thực vật như gấc …

Hàm lượng Carotenoid theo β-caroten trong Spirulina khoảng 500 ug – 1200ug/g hay 800-2000IU/g.

Sắc tố phycocyanin: khoảng 10 – 23%.

Hàm lượng các sắc tố trong tảo chịu ảnh hưởng của các yếu tố:

  • Giốngtảo.
  • Điều kiện nuôicấy.
  • Phương pháp thuhoạch.
  • Phương pháp chế biến và bảoquản.

 

 

Sắc tố Betacaroten và các carotenoid giúp hoạt tính vitamin A hay tiền vitaminA. Chúng chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch, hỗ trợ trị liệu ung thư, nhiễm trùng. Ngoài ra betacaroten còn có tác dụng bảo vệmắt.

Sắc tố Clorophyl khử mùi hôi ở vết thương ở đường tiêu hóa, khử độc ở gan(sắc tố phycocyanin của tảo cũng giúp bảo vệ gan và thận)

Sắc tố Zeaxanthin bảo vệ mắt ở người cao tuổi. Mà nguyên nhân chính gây mù ở người cao tuổi là do sự thoái hóa hoàn thể (macula degeneration – AMD)

+ Các vitamin:

Ngoài provitamin A, tảo còn chứa 10 vitamin khác như:

  • Vitamin B12 : vết chiếm 0,24 ug/g tảokhô.
  • Vitamin E : 15 – 40UG/G, tan trong dầu có tác dụng chống oxyhóa.
  • Các vitamin khác như : B1(Thiamin), B=2 (Riboflavin), B3 (Niacine), B5 (Dexpanthenol), B6 (Pyridoxine), B9 (Acid folic), H (Biotin) và innositol xuất hiện với lượng rấtnhỏ.

Các khoáng vi lượng (Fe2+, Mg2+, K+, Se4+, Ge2+) tham gia tạo hồng cầu và cấu tạo nên hệ enzyme của người và động vật. Selen là chất antioxydant và chống lão hóa. Germani có vai trò quan trọng trong lưu thông khí quyết, tăng cường vận chuyển oxy từ máu vào mô, tác dụng tốt cho hệ tim mạch.

Tảo spirulina có mùi tanh như của cá. Vậy xác định chất gây tanh, cách xử lý mùi tanh có ý nghĩa quan trọng đối với ngành chế biến tảo( trong ngành thực phẩmđối với tảospirulina).

Theo nghiên cứu thành phần hóa học của spirulina của nhóm Lê Văn Lăng, Bùi Thanh Trúc và CS -1994 đã chỉ ra rằng những chất đó là chất bay hơi, thân dầu. Kí hiệu CS: Các báo cáo Nghiên cứu chất lượng và chiết xuất hoạt chất từ tảo Spirulina 1993 – 1994. Trường Đại Học Y Dược TP.HCM, Khoa Dược.

Đặc tính của các chất này là:

  • Hòa tan trong ete etylic => bản chất lipid hay hữu cơ thândầu.
  • Phản ứng với các base như natrihidroxit => chứa nhóm chứaacid.
  • Phản ứng với iod I2 trong acid băng => chứa nối hóa học chưano.

Có 2 phương pháp để khử mùi tanh của tảo xoắn tươi spirulina:

  • Phương pháp chưng cất (nếu không ảnh hưởng đến chất lượngtảo).
  • Thêm những chất thơm che mùi tanh của tảo như: hoa nhài, hoacam, vani.

Spirulina cũng mang nhiều đặc điểm khác biệt so với các nguồn thức ăn truyền thống khác bởi vì:

  • Nó có chứa tất cả các loại protein, vitamin, acid béo không bão hòa vàmuối khoáng thiết yếu cho nhu cầu dinhdưỡng.
  • Nó được sử dụng như loại thực phẩm ăn liền cho người tịnạn.
  • Liều lượng cần thiết là một thìa cà phê trong ngày. Thiếu dinh dưỡng thườngliên quan tới sự thiếu calo thông qua việc hấp thụ thực phẩm năng lượng như ngũ cốc, chất béo vàdầu.

-Spirulina có kích thước hiển vi và sinh trưởng trong điều kiện nước hòa tan muối vô cơ với độ kiềm cao, ở đó vi khuẩn gây bệnh cho người khó phát triển.

 

 

  • Sợi Spirulina có dạng lò xo không chứa cellulose trong thành tế bào nên rấtdễ dàng cho tiêuhóa.
  • Spirulina cũng có tác dụng hiệu qủa chống lại bệnh anemia vì nó có chứa một hàm lượng sắt lớn. Ngoài ra, chúng còn giết chết nấm gây bệnh Candidaalbicans, tăng cường hệ thống miễndịch,…

Hàm lượng protein và thành phần, hàm lượng acid amin của tảo xoắn tươi Spirulina

STT Acid amin % trên protein S.platensis Spirulina sp S.orovilca S.jeejibai S.maxima S.platensis S.platensis Protein lý tưởng theo WHO/FAO
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
Thiết yếu
1 Isoleucine 6,4 4,13 3,00 5,0 6,15 5,44 3,52 4,2
2 Leucine 10,4 5,80 7,16 8,33 9,26 8,95 4,78 4,8
3 Lysine 4,4 4,00 2,26 5,33 4,93 5,03 2,44 4,2
4 Methionine 2,2 2,17 2,36 1,66 2,65 3,33 2,83 2,2
5 Phenylalanin 5,4 3,95 3,49 4,0 4,62 4,61 2,83 2,6
6 Threnine 5,4 4,17 4,16 3,66 5,3 5,33 3,64 2,8
7 Trypthophane 0,8 1,13 0 0 1,37 1,66 0,20 1,4
8 Valine 7,5 6,00 3,49 5,33 7,0 6,72 4,42 4,2
* Bán thiết yếu
9 Arginine 7,8 5,98 3,03 7,0 7,43 6,72 4,26
10 Histidine 1,8 1,08 1,31 2,33 1,48 1,47 2,21
*Không thiết
yếu
11 Aspartic acid 0 6,43 8,96 7,66 9,95 9,68 5,59
12 Alanine 0 5,82 8,22 7,66 8,28 7,99 4,37
13 Cysttine 0,7 0,67 0,78 + 0,93 1,86 1,31
14 Glutamic acid 0 8,94 12,52 13,33 13,82 16,59 10,29
15 Glycine 0 3,46 4,66 4,33 5,28 7,47 3,60
16 Proline 0 2,97 4,51 3,00 4,46 1,57 2,65
17 Serine 0 4,00 5,01 4,0 5,30 4,91 4,10
18 Tyrosine 5,0 4,60 3,92 4,66 0 4,8 3,81
19 Ornitine 0 0 0 + vết 0 0 0,10
* Hàm lượng 71,9 71,0 56,7 61,3 60,0 65,94 59,5
protein %(trên
bột khô)
  • de:1971,Marseille(France).FlamantvertAssociation1987–parF.Busson.

 

 

 

  • ,NaoharuF.1980(Jan):TheSecretsofspirulina.

(3),(4) Becker W: 1982(Ger.): Algoculture (These by Fox R.D). pp 55 + 56

  • Sosa Texcoco S.A (Mexixo) [nt (3+ 4)] p 51.
  • Nguyễnhữuthước,Nguyễntiếncư,Đặngh.p.hiền,Đặngđìnhkim(việnvisinhvật) Tạp chí Sinh vật học, số 2 (3) – 8/1980, tr.12 –14.
  • Lêvănlăng,Lýkimanh,BùithanhtrúcvàCS:CácbáocáoNghiêncứuchấtlượngvàchiếtxuấthoạtchất từ tảo Spirulina 1993 -1994. Trường Đại Học Y Dược TP.HCM, KhoaDược.

Phân tích hàm lượng chất vô cơ trong tảo xoắn Spirulina (tính theo % trọng lượng tảo khô)

Mẫu Calci Natri Photpho Kali Sắt Magie Mangan
*Tảo của Sosa Texcoco 0,13 0,04 0,89 1,54 0,06 0,44 0,003
*Tảo của Fox R.A 0,10 0,03 0,76 1,33 0,05 0,40 0,002
Tảo của Labo. Helvinam 0,30 0,23 0,31 1,67 0,027 0,37 0,02
*Tảo của Cty nước
khoáng Vĩnh Hảo 0,007 0,42 ? 0,18 0,39 0,26 0,002

So sánh công thức chuẩn chế phẩm sinh học và tảo spirulina

STT Hoạt chất Chế phẩm dinh dưỡng chuẩn Tảo Spirulina (tính cho 10 g tảo) RDA  Tỷ lệ đáp ứng (%)
1 2 3 4 5
1* Protein (g) 5 6,01-6,02 1g/kg trọng lượng cơ thể
2 Vita.A (μg) 80 ~14mg 1.4 – 1.8mg/1000
3 Vita.D (μg) 0.5 00 200IU/00
4 Vita.C (mg) 6 00 60mg/00
5 Vita.B (mg) 0.14 0.35mg 1.2 – 1.5mg/35
6 Vita.B2 (mg) 0.16 0.40mg 1.4 -1.7mg/  >23
7 Vita.B3 (mg) 0.18 1.4mg 16 – 18mg  > 9
8 Vita.B6 (mg) 0.2 0.08mg 1.6  – 2.1mg/  > 7.4
9 Vita.B9 (μg) 20 0.01mg 0.4mg/2.5
1011121314

15

16*

17*

18*

19*

20*

Vita.B12 (μg) Calcium (mg) Magiesium (mg) Sắt(Fe2+) (mg)Kẽm( Zn2+)(mg) Iod(μg)Đồng (Cu2+) Selen Carbohydrate Lipid (chất béo) Tổng năng lượng K (cal) 0.180301.41.5

15

+

+

32mg0.10mg 0.04mg 18mg 0.3mg 000.12mg+ 1.540.38 3 – 4 μg/10001g/100.2g/2018mg/100 10mg/3 0.1­0.15mg/002.5mg/5

+

1300 Kcal/0.5

200 Kcal/1.7

2000 – 2500/1.68

Ghi chú

Chế phẩm dinh dưỡng chuẩn: theo Ntrient reference values of International Standardization, trong codex guidelina on nutrition labeling.

R.D.A: theo U.S National Research Council – 1989

Tỷ lệ đáp ứng RDA (%) tính cho 10g tảo Spirulina (khô). 1*: FAO/WHO đã chỉ định lượng protein là 5 g.

2*: FAO/WHO không đưa ra lượng cụ thể, tùy nhu cầu mà người thiết kế dinh dưỡng có thể ấn định. 18*,19*,20*: Tổng năng lượng (Kcal) cho một người bình thường tùy dân tộc cân nặng và trạng thái vận động…

Ảnh hưởng của chế độ ăn bổ sung cốm tảo đến tăng cân nặng, chiều cao, vòng cánh tay ở các thể suy dinh dưỡng

 

 

(trích báo cáo của Viện bảo vệ sức khỏe trẻ em – Hà Nội, 1994)

 

 

 

 

Các thể Nhóm Cân nặng Chiều cao Vòng cánh tay
Nghiên cứu 0,42 0,08 0,72 0,25 0,44 0,18
Trung bình (n =10)
(n = 49) Nhóm chứng 0,17 0,06 0,65 0,23 0,11 0,20
(n = 9)
Nghiên cứu 0,39 0,05 1,36 0,40 0,50 0,09
Marasmus (n = 11)
Nghiên chứng 0,46 0,11 1,27 0,34 0,45 0,15
(n = 11)
Kwashiorkor & Nghiên cứu 0,67 0,14 1,17 0,28 0,61 0,16
Marasmus (n =9)
Kwashiorkor Nghiên chứng 0,59 0,12 1,35 0,38 0,60 0,19
(n = 19) (n =10)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *