Đề tài : Nghiên cứu thực phẩm chức năng từ tảo spirulina

Luận văn


Đề tài: THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
TỪ TẢO SPIRULINA














Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

1

I. Tổng Quan Về Thực Phẩm Chức Năng:
I.1 Định nghĩa:
  g 

 
  

 Trong 





 



 




 -


  



ph


 



Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

2



  




 




 

-  

- 

 




 







Khái quát li có th c phm chc
c phm (hoc sn ph h tr (phc hi, duy trì hoc
ng) cha các b ph, có tác dng, to
 tình trng tho kháng và gim bnh t
m khác nhau gia thc phm chc phm truyn thng: Thc
phm chc sn xut ch bin theo công thc b sung mt s thành phn
có li và loi bt mt s thành phn bt li. Vic b sung hay gim bt phc
chng minh và cân nhc mt cách khoa hc có thm
quyn cho phép. Thc phm chng vi sc khe nhi
chng.Nó rt ít ti thc phm
truyn thng.Liu s dng thc phm chng nh, ch 
là thum khác nhau gia thc phm chc: Thc phm chc
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

3

c nhà sn xut ghi trên nhãn là thc phm, thuc công b là sn
phm thuc có tác dng cha bnh.
I.2 Phân loại và vai trò
Theo bn cht cu to và tác dng ca thc phm chi ta

Nhóm
Vai trò



- Có tác dng ch
Betacaroten, kng, các sn phm t h
Nhóm này có tác d phá hy các gc t
do, các tác nhân oxy hóa, nâng cao sc khe, phòng chng
bnh tt. Trên 100 chng bnh có nguyên nhân sâu xa t
s mt cân bng gia các yu t tn công và bo v ca h
thng mnh m ca các
gc t do ngun gc oxy là các bnh viêm nhim, bnh
phng, vnh tim m
nhóm chim s ng lc s dng khá rng rãi trong
cng.



- Là nhóm sn phm có tác d b sung các
ni tit c  nam ln n. Chúng có tác d
lc   n gii, các sn phm này có tác dng
hn ch tu chng bt li v th
khng hóc-môn n  nhng ph n
có tui, giúp h si
thanh xuân.



- Sn phm mang tính thích nghi sinh hi
 tho, s
ng sc kh 




- Có tác dng min dch, phòng chng ung
n phm có ngun gc t cúc nhím ca
M, sn và du gan cá mp, nm linh chi, x 


- Nhóm sn phng lên h thn kinh, chng
 

6. Vitamin
- Là các vitamin, axit amin, các nguyên t 

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

4


II. Tổng quan về tảo Spirulina
II.1 Hệ thống phân loại khoa học




Chi: Spirulina 
II.2 Đặc điểm
II.2.1 Hình thái
 To Spirulinacó dng xon lò xo khong 5÷7 u nhau không phân
nhánh.ng kính xon khong 35÷50µm, c xon khong 60µm, chiu
i có th t 0.25mm, có khi l
 


 
-
-
 



II.2.2 Cấu tạo
 µm,
dài 2mm
 
- - 
kính 5-7nm và dài 1-

- C

Spirulina 


Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

5



 
 
 
DNA
 

 

 

 


 
- 


- 



- 

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

6

- Carboxysome: b- 

 
- 
- 
- 

nhau
II.2.3 Trao đổi chất

 

 
CO
2

 
 


- 

         
allophycocya
- 

-         
phycocyanin, allophycocyanin, betacaroten.
- 
CO
2
+ H
2
O CH
2
O + O
2
Hay 6CO
2
+ 6H

2
O C
6
H
12
O
6
+ 6O
2

 

 





               
nhau.

C
6
H
12
O
6
+ 6 O
2
> 6 CO

2
ng nhit
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

7

  


lâu bên 
              
carbohydrate thành protein
 


 quá trình quang hp
II.2.4 Sinh lý
II.2.4.1 Sự sinh trưởng
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

8


1. Pha lag 2. Pha log
3. Pha nh 4. Pha cht
ng ct nuôi theo m

 

t





t môi



 
Trong giai 






 
l


Sinh khối
Thời gian
1
4
3
2
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

9



 







II.2.4.2 Sự sinh sản: Có hai hình thc sinh sn
 
- 
 Hình

 
                 bào
 . 
 bị Ulothrix sp. V

 

- 






Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

10


Hình 5: sinh sn vô tính
 
Hai  khác nhau           

 cái
 .
   cùng
   




 

.


Hình 6: 
II.2.5 Dinh dưỡng:
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

11

 Dinh dưỡng cacbon
Nguc s d nuôi cy to là CO
2

và NaHCO
3
. Môi
ng có ng thun li cho Spirulinaphát tri . Trong
quá trìnhnuôi cy, nu ch thi CO
2
ng không có mui carbonate
nào khác thì s làm gim pH xung còn 6,5. Khi o s cht rt nhanh. Do
, khi thi khí CO
2
phi kt hp vi vic cung cp mui bicarbonate vào môi
ng s to pH thích hp cho to phát trin. Trong thc t sn xui ta
ng cho 16,8 g/l NaHCO
3
thi khí khong 1 %, nuôi  nhi 33÷ 35
o
C,
 ánh sáng 5000 lux t to rt cao. Nh vy, ngun cacbon
ch yu là NaHCO
3
, còn CO
2
ch là ngun b sung ph
 Dinh dưỡng nitơ
- Trong quá trình phát trin ca to Spirulinat
quan trng. Nu thii to gim rt nhanh.
- Các mui nitratelà ngut thích hp cho to phát trin. Hàm
ng phi nh 
i ta còn s dng (NH
4

)
2
SO
4
hay NH
4
NO
3
n
 thông dng.N c s dng là 1,5 g/l
 Dinh dưỡng phospho
- c t bào to s d tng hp ATP, acid
nucleic, các hp cht cu to khác. N ta phospho
t 90 ÷ 180 mg/l.
- Nghiên cu khác cho th cao
ng protein s c cao nht.
 Dinh dưỡng các chất khác
Tn Fe vi ling
kali 5 g/l, natri 5 g/l.
 Ví d: Thành phng chính cng Zarrouk dùng
 nuôi Spirulina



3
HCO
2
3
CO
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

12



II.2.6 Thành phần hóa học

 Protein: Chlorella 


Bng 1: Thành phn hóa hc ca to spirulina

STT
Thành phn
S ng (% tng s
cht khô)
1
Protein tng s
60 ÷70
2
Glucid
13 ÷16
3
Lipid
7 ÷8
4
Acid nucleic
4.29
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

13

5
Dip lc
0,76
6
Carotene
0,23
7
Tro
4 ÷5

 Các vitamin
- Vitamin B
12
: vt chim 0,24 ug/g to khô.
- Vitamin E : 15  40UG/G, tan trong du có tác dng chng oxy hóa.
 : B
1
(Thiamin), B=2 (Riboflavin), B
3

(Niacine), B
5
(Dexpanthenol), B
6
(Pyridoxine), B
9
(Acid folic), H (Biotin)
và innositol xut hin vng rt nh.

Bng 2: Thành phn vitamin ca to spirulina
STT
Thành phn
S ng (% tng
s cht khô)
1
Vitamin B
12

1.6
2
-Carotene
1700
3
D-Ca-Panthothenate
11
4
Acid folic
0.5
5
Inositol
3.5
6
Niacin (B
3
)
118
7
Vitamin B
6

3
8
Vitamin B
1

55
9
Vitamin E
190

 Khoáng Chất: 
2+
, Mg
2+
, K
+
, Se
4+
, Ge
2+
) tham





Bng 3: Thành phn khoáng ca to spirulina
STT
Thành phn

S ng (% tng
s cht khô)
1
Canxi
1150
2
Phospho
8280
3
Sat
528
4
Natri
344
5
Clo
4200
6
Magie
1663
7
Mangan
22
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

14

8
Kali
14.4

9
Selen
0.4

 Amino acid: 



Bng 4: Thành phn acid amin ca to spirulina
STT
Thành phn
µg/10g
S ng (% tng
s cht khô)
1
Isoleucine
350
5.6
2
Leucine
540
8.7
3
Lysine
290
4.7
4
Methyonine
140
2.3

5
Phenylalanine
280
4.5
6
Threonine
320
5.2
7
Trytophan
90
1.5
8
Valine
400
6.5
9
Analine
470
7.6
10
Arginine
430
6.9
11
Acid Aspartic
610
9.8
12
Cystine

60
1.0
13
Acid glutamic
910
14.6
14
Glycine
320
5.2
15
Histidine
100
1.6
16
Proline
270
4.3
17
Serine
320
5.2
18
Tyrosine
300
4.8

III. Công nghệ nuôi trồng
III.1 Phương pháp nuôi trồng
III.1.1 Phương pháp nuôi trồng theo mẻ (h thng kín)

 không l gì t
o gin khi thu ho
b gii hn bi thi gian trong khi có nhi v thành phn
ng c chiu sáng lên tng t bào.
 c áp dng trong h thng kín vì Spirulina c nuôi trong
các b lên men vi sinh khi (biorector).
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

15

 Vng bng máy khuy trn theo3 chiu to, hp th ánh sáng t
nhiên hay nhân tc thit k  n hoc kiu
ng xon c.
III.1.2 Phương pháp nuôi trồng liên tục
  c b sung liên tc cho t
ng. Vic thu sinh khc tin hành liên tc sao cho m
to luôn luôn ng.
- Chemostat: mt phn dch mi liên tc b  thay th dch
mô
- Nuôi trng bán liên tc: gi 
khc kinh kì và gi nh b
ng.
- Turbidostat: sinh khc theo dõi liên tc nh thit b 
c và t.
 c áp dng theo h thng h, Spirulina
sng trong b, hc vng
bng khuy trn theo kiu tnh tin 2 chiu và to thu nhn ánh sáng
mt tr phát trin, kiu nuôi này ph thuc vào thi tit và cn gii
pháp khc phc.
III.2 Môi trường và thiết bị

III.2.1 Môi trường
 

 
v
 
 

III.2.2 Thiết bị
III.2.2.1 Trong phòng thí nghiệm
 
 
 
 

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

16



III.2.2.2 Thiết bị chuyên dùng cho nuôi tảo
 Thit b ng b hóa t ng: ving t ng
u chnh bi t u
chnh chu kì sáng ti.
 Thit b c: ch yu dùng cho vic nhân nhanh ging to
làm nguyên lii trà.
 Thit b to thang nhi: Nhm nghiên cu ng ca nhit
 n, sinh lý ca nhi sng thông
qua vic b trí các thí nghim vi cùng mt loi to, ti cùng thi

 các nhi khác nhau.
 Thit b t ánh sáng
 B phn  nuôi to sch vi khun và t ng
hóa ho chính
c gi nh là nhi và chng ánh sáng,
ng, t khuy sc, CO
2
.
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

17

 Mt s dn:
- Hình tr, chiu sáng t bên trong.
- Hình ng.
- H thng các ng dn dt.
III.3 Điều kiện
III.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng
III.3.1.1 Các yếu tố vật lý
Ánh sáng:
 





 

kém.
 




Nhiệt độ :


o

o
C

o
C.
Mưa:



Gió:



III.3.1.2 Các yếu tố hóa học

 nuôi:

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

18

Anions
Cations
Carbonate: 2800 mg/L
Bicarbonate: 720 mg/L
Nitrate: 614 mg/L
Phosphate: 80 mg/L
Sulfate: 350 mg/L
Chloride: 3030 mg/L
Sodium: 4380 mg/L
Potassium: 642 mg/L
Calcium: 10 mg/L
Magnesium: 10mg/L
Iron: 0,8 mg/L
 

 -

 
phycocya

 

ngh
-4


 

III.3.1.3 Các yếu tố sinh học
 


Động vật chân chèo (Rotifers):
 
 
- 
Tuy nhiên

- 

- 

Động vật nguyên sinh:
 Chún

2

Amoeba:
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

19

 

chúng gây nEntamoeba histolytica.
Tảo tạp:
 
dùng.
 

Vi khuẩn:

  

 

III.3.2 Kỹ thuật nuôi trồng
 



 
trình quang 

3÷4 l bão hòa.
 Spirulina 


 
10÷ 20cm/s), n oxi có th t ti 500% bão hòa khi t quang
hp cao. N y s c ch quang hp và làm gim t
ng ca tc chn chng chc n oxi cao
và duy trì t khuy sng thích h ng quá
trình thoát oxi ra không khí là nhng bin pháp hu hiu hn ch tác
dng xu do tha oxi.
 ng nhi ng này khá ln  nhng vùng khô
hn, thích hp nuôi Spirulina
III.3.3 Môi trường dinh dưỡng
 

 K
+

, Mn
2+
, Na
+
, Ca
2+
, SO
4
2-
, PO
4
3-
.
 u ht to chng
ng khô nên nhu cu v 
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

20

 CO
2
c cung cp vi t
l 1 ÷ 5% khi trn vi không khí. Mt d
bicarbonate.
  tránh ta Ca, Mn và mt s i 7.
 c cung cp vi n  gi nh hp cht các
i ta hay dùng các tác nhân nhân t
citrate.
 Vitamin: nhiu to có nhu cu s dn
cobalalanin.

III.4 Phương pháp cấy
III.4.1 Phương pháp nhân giống
III.4.1.1 Thu mẫu và phân lập



 

 


 

 0,1÷ 0,5ml dch to hòa vi lp
thch mng ri rót lên b mt thng. Sau vài ngày có th
c tp hp các t bào tng nht mà ta cn phân lp.
 n hoc ch phân lp mt s
loài to có phn ng vi tác nhân này.
III.4.1.2 Làm sạch vi tảo
 n nh nhn to
sc tách t bào to khi vi khun bng li tâm
 u tia c gây
t bin  t nên chiu trong thi gian ngn.
 c: có th  tách to dng si khi vi khun.
Nhng si to b t ch còn 3 ÷ 5 t bào do siêu âm có th lc qua
màng l u kin chân không.
 S dng kháng sinh: có nhiu lo tách to
khi vi khun. Tuy nhiên, liu dùng hn ch vì lc lp và to mn cm
v các kháng sinh dit khun.
III.4.1.3 Nhân giống:

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

21

Chn ging theo m dc phm (ging giàu
protein, vitamin, không có hoc cha ít mùi khó chu khi s dng), làm
c phm (chn ging chic xuc cht mong mun vi ling
cao), làm m phm (chn ging chit xuc nhiu chng da,
chn ging ít hp th, tích t các chc
hi cng nuôi ct cao, d thích nghi, sc chng chu
tt.
Qua vic thu mu, phân lp và làm sch to ta tin hành vic nhân
ging trong phòng thí nghim vi môc nêu trên.
III.4.2 Phương pháp giữ giống:
Sau khi xây dc tng, ta kh trùng mi dng c
thng phc kh  tránh b lây
nhim các loài t duy trì và gi gng to, thônng ngi ta
chu và nhi 15-20
o
C và thc hin cy
truyn.
III.4.3 Thiết kế bể nuôi tảo:
III.4.3.1 Chọn địa điểm nuôi tảo:
 
 
 

 
 


III.4.3.2 Các loại bể nuôi tảo:
Có th nuôi to theo hình thc qun canh hay thâm canh, trong h
thng kín hoc h, vi gic ly t ngân hàng ging khi thit k b nuôi
ngui ta chú ý nhng diu sau:
  sâu ta dch to có tính ti m ánh sáng mt tri xuyên
xung.
 
0,3m
3

3
 
 3 cm
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

22

 T khuy phù hp vi nhu cng. Khuy sng
nhm kh các không gian cht trông b và gi t bào luôn  dng
huyn phù mà không n hot tính sinh lý ca to.
Vt liu xây dng b: vt li làm b n
kt qu nuôi trng sinh khi t tùy theo
u kin m xây dng cho phù hp.


Hệ thống bể nông:
 m: vng và kinh phí vn hành thp.
 t thp và kh n xut không 
tin cy thi din tích ln. Mt s ao nông, din tích rng hin

ng ao nh x c thi. trong h
thng này, sinh khi tn phm th cp.
Hệ thống bể dài:
Thích hp vi nuôi qun canh. Ta có th thit k s do vn tc
ca dòng chy 30cm/s hoc s dng ngun ít tng, hoc có th s
di khí nh  to dòng chy.
 t sinh khi to chp nhc, h thng có tính n
nh.
 n hành ln nu sinh khi có cht
ng cao.
 Bình Thun-Vit Nam, b dài vi h thy trc vít Savonius
chy bng gió.
Hệ thống nghiêng:
Dung dch huyc vn chuyn trên b mt b nghiêng 3
o
và
tun hoàn nh t  phn thp nht. Dung dch to vng trên b mt
nm nghiêng và pht qua nhiu thanh chn nh, n t
vii khí và ánh sáng. M to có th t ti 3g/l.
 mt sinh khi cao, khá nh.
 u, vn hành cao.
Hệ thống bể phản ứng quang sinh dạng ống:
H thng bao gm:
 Mt b phn ng dng c ch to bng vt liu trong ánh sáng
xuyên qua.
 Mt tháp b sung CO
2
.
Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

23

 m: gim bc, gim kh  lây nhim to khác.
 n dng tri c ánh sáng t
 t nóng vào mùa hè.
 Khc phc:
- Chn loi t bào to.
- N O
2
cao trong b kín s c ch quang hp ca to.
- Ch gim chi phí vn hành tháp b sung CO
2
.
III.4.3.3 Hệ thống khuấy – sục khí:
  

  
S sc khí nhm:
- 
2
.
- 
- 


Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai

24


IV Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina:

Hình 10:Quy trình liên hoàn t nuôi trn ch bin, chit
xut to Spirulina.
IV.1 Nuôi Trồng Tảo Spirulina:
H thng nuôi h nuôi spirulina gm: H nuôi và máy tru
chnh ánh sáng và ô nhim ( có th không có  quy mô ln),h thng cp
c.Ti
Chuẩn bị: V sinh h cc ti mnh sn (15 30cm)(ngun
thích hp không ln các cht có hi cho to) b sung hóa cht vào ngun
ng các thành phn hóa hc ch yu Na
+
, K
+
, HCO
3
-
, NO
3
-
- theo
công thc Zarrouk và thông s  nh trong vài gi

ng xung b.
Bơm giống: M t bào spirulina ~ 150  300mg/L. Ch khuy nên liên
tc trong ngày và hn ch ánh sáng cho phù hp vi sinh khi loãng. Sinh khi