Công nghệ sinh học một số loài tảo kinh tế
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.36 MB, 141 trang )
TRƯƠNG VĂN LUNG
C Õ N G NGHỆ
SINH H Ọ C
MỌT S Ố
LOÀI TẢ O
KINH TẾ
PGS. TS. Trương Văn Lung
CƠNG NGHỆ SINH HỌC
MỘT SỐ LỒI TẢO KINH TẾ
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT
HÀ NỘI, 2004
LỜI NÓI ĐÂU
Thực hiện đề tài nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự
sông, trong nhiều năm qua chúng tôi đă thu được những kết
quả trong nghiên cứu điếu tra cơ bản và thực nghiệm nuôi
trồng m ột s ố lồi tảo. Trong cuốn chun khảo này, chúng tơi
giới thiệu một sỏ lồi tảo tiêu biếu có giá trị kinh t ế và giá trị
sử dụng cơng nghiệp, góp phần với các nhà khoa học nghiên
cứu và úp dụng công nghệ ni trồng chê biến các lồi tảo
này ó khu vực miến Trung Việt Nam .
Cuốn sách củng giới thiệu với các cán bộ nghiên cứu khoa
học, cán bộ giảng dạy sinh học, học viên cao học và sinh viên
các trường Đại học liên quan tiếp cận một sô vân để vể tảo.
Cuốn sách chuyên khảo này đã được viết vàv năm 1996 và
được Hội đồng Đào tạo Trường Đại học Khoa học H u ế xét
duyệt và được in đ ế in lưu hành nội bộ. Từ các kết quả nghiên
cứu tảo trong mấy năm gần đây, chúng tôi đã viết lại và bô
sung thêm nhiều dẫn liệu mới ao với năm 1996.
Tuy nhiên, tài liệư tham khảo chưa thật dổi dào, cuốn
sách khịng tránh khỏi những thiêu sót. R â t mong được sự
góp ý chân thành của các đong nghiệp và bạn đọc.
Sách được xưẩt bản với sự tài trự của Hội đồng Khoa học
Tự nhiên.
C húng tôi xin, chân thành cảm ơn Hội đông Khoa học Tự
nhiên, ngành Khoa học S ự sống, Bộ Khoa học - Công nghệ,
đả giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xuất bần cuốn
sách này.
Huế, tháng 03 năm 2003
Tác giả
NỘI DUNG
■
MỜ ĐẨU
1
Sơ lược lịch sử phát triển
2
Mục liêu của việc nghiên cứu vá san xuất tảo
4
1. CHLORELLA, SCENEDESMUS VÀ DUNALIELLA
7
1.1. Những nghiên cứu sơ bộ của tảo Chlorella, Scenedesmus vá Dunaliella.
1.2. Nghiên cứu q trình sinh lý sinh hóa của Chlorelta, Scenedesmus và
Dunaliella.
1.3 . Các mõi trường dinh dưỡng để ni tảo Chlorella và Scenedesmus
7
2. SP1RUL1NA
15
2.1. Hình thái phân loai tảo Spiruiina
16
2.2. Đặc tính sinh lý của Spirulina
lti
2.3. Đặc tính sinh hóa của tảo spiruỉina
18
13
2.4.Trồng tảo Spirulína ỏ quy mơ rộng
21
2.5. Mơi trường dinh dưỡng ni íảq spỉrulina
24
3. VI KHUẤN l a m ANABAENA A20LLAE
CỘNG SINH VỚI BÈO DÂU
25
3.1. Một số đặc điểm thực vật học của Bèo Dâu
25
3.2. Sinh trưởng phát triển của Bèo Dâu
26
3.3. Đặc điểm sinh lý của Bèo Dâu
3.4. Sự cố định N của Sèo Dâu vài việc nảng cao sản lượng cày trồng.
27
28
3.5. Thành phần hóa học của Bèo Dâu và khả năng sử dụng trong chân
nuõi
29
3.6. Hệ cộng sinh "Bèo Dâu - Tảo Lam" (Azolla - Anabaena)
30
3.7. Nuôi trống Bèo Dâu.
32
4. TẢO SILIC
33
4.1. Sờ lược nghiên cứu
4.2. Đăc tinh sinh lý, sinh hóa của tảo Silic.
33
33
4.3. Quy trình ni trồng lả o Silic.
34
5. RONG M ơ (SARGASSUM)
38
5.1 Một số đặc điểm thực vật học của Rong Mơ.
38
5.2 Đặc diểm sinh lý, sinh hóa Rong Mơ
5.3. Đặc diểm sinh trưởng và thành phần sinh hóa của một số lồi Rong Mơ
ở Thừa Thiên - Huế
5.3.1. Khả năng sinh trưởng của Sargassum polycystum
5.3.2. Sinh khối trung bình của Rong Mơ ỏ vùng sóng mạnh và sóng yếu
40
43
43
46
i
5.3.3. Hàm lượng chất khơ, hàm íượng acid aiginic và độ nhớt của alginate
chiết rút từ Sargassum polycystum ở các vùng khác nhau
5.3.4. Thành phần hóa học của ba lồi rong Sargassum polycystum,
Sargassum oligocystum và Sargassum swartzii ở Thừa Thiên-Huế.
5.4 Một sổ phương pháp chiết xuất sodium alginate của các nước trên thế
giới và Việt Nam (Trương Vãn Lung, 1999)
5.4.1.Phương pháp chiết xuất của Pháp
5.4.2. Phương pháp chiết xuất cửa Mỹ
5.4.3. Phương pháp chiết xuất của Trung Quốc
5.4.4. Phương pháp chiết xuất của Việt Nam
5.4.5. Quy trình chiết xuất alginate từ Rong Mơ Bình Trị Thiên (Sargassum
meclur Setchell)
5.5. Cơng dụng của alginate
5.5.1. Trong công nghiệp
5.5.2. Trong thực phẩm
5.5.3. Trong mỹ phẩm
54
68
68
68
68
5.5.4. Trong y dược
5.5.5. Trong nơng nghiệp
69
69
6. CÁC LỒI AGAROPHYTE
71
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
Sự phân bơ các lồi agarophyte trên thể giới và Việt Nam
Đặc điểm sinh lý sinh hóa của các lồi agarophyte
Tách protoplast và phân chia tế bào từ Gracilaria.
Nuôi trống agarophyte {chủ yếu là Gracilaria),
Cịng dụng của các lồi agarophyte
Chế biến các loài agarophyte
46
48
52
52
53
53
54
71
76
93
95
105
107
7. RONG SỤN (KAPPAPHYCUS ALVAREZII DOLY)
117
7.1. Vùng phàn bố
117
7.2. Đặc điểm sinh lý sinh hóa của Rong Sụn.
7.2.1.Nhu cầu dinh dưỡng của Rong Sụn
7.2.2. Khả năng phái triển của Rong Sụn trong điểu kiện độ mặn thấp.
7.2.3. Hàm lượng và chất lượng cùa kapp - carrageenan trong Rong Sụn.
7.3. Thời vụ trồng Rong Sụn ở khu vực miền Trung Việt Nam.
7.3.1. Trồng Rong Sụn bằng dàn bè nổi ỏ vùng biển hỏ, độ sâu lớn {> 3m),
vùng vịnh, ven bờ, các đảo.
7.3.2. Trồng Rong Sụn trong ao đìa.
7.3.3. Tréng Rong Sụn ỏ các bãi ngang vùng triều ven biển và các vũng
vịnh, đầm phả kín, nửa kín có độ sâu thấp
117
117
118
118
119
T R I Ể N V Ọ N G C Ủ A C Ô N G N G H Ệ S IN H H Ọ C T Ả O
123
TÀI LIỆU THAM KHẢO
124
MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN c ứ u CÁC LOÀI TẢO CỦA TÁC GIẢ
128
11
119
120
121
MỞ ĐẦU
Công nghệ sinh học hiện nay là một then chốt cun các nưỏc đang phát triến
mà vốn các nưổc này bị khác biệt so với cár nưốc có nền công nghiệp phát Lricn.
Thời gi,Tỉ) qua mật số nước dang phát triển (tã vươn lên. đạt trình (lộ khoa
học cơng nghệ cao, có nến tảng cơng nghiệp vững và một thị trưòng đủ rộng đo
đám báo làm chủ một số mũi nhọn â m g nghệ sinh học và hướng chúng vào việc:
phục vụ các nhu cẩu của mình.
Tuy nhiổn. cịn một sơ" nưốc đang phái trìen bị thiếu nguồn vốn để khai thác
các công nghệ, do thiếu hạ tầng cơ sở cho nghiên cứu cd bản, ứng dụng và thiêu
người có trình độ cần thiết cho các cơng nghệ sinh học. Vì vậy. các nưđc này
phái kết hợp hài hoà h ữ n g tiến bộ nủa khoa học cơng nghệ sinh học V('íi lình
trạng tlìiếu vốn. lao động du thừa những hí (]Uvêt. cơng nghệ học, q trình cơntf
nghệ sinh học truvổn thống (Síirison A., 1984; Bhalla A., -James D. Stevens V.,
1984; rlohnston A., Sasson A., Sasson A., 1986: Albert and Wood, 1988...)
Khơng tlio có một chiên lược chúng nhằm sử dụng và ứng dụng công nghệ
sinh học cho tấ t cả các nước một cách có 'hiệu q. Thí dụ, một nước có ngân
sách lớn dành cho khoa học, đông đảo cho cấc nhà khoa học và kỹ th u ậ t viên
không thê sử dụng chung một chiến lược vđi một nưổc châu Phi nhỏ và vùng
Sahíu-a - Sudan.
Mặc dù vậy. ngay các nước nghèo nhấl và kém phát triển nhất về inặt rông
nghệ và khoa học cũng có thể thu được một số lợi ích do tiến bộ cóng nghệ sinh
học và tham gia vào cuộc “Cách mạng cơng nghệ sinh học” nhị các mạng lưđi
hợp tác quốc tê và khu vực. Sự tham gia này không n h á t thiết, phái bao trùm
các lĩnh vực nghiên cứu cd bản mà trưđc hết nhằm vào việc thích ứng các bí
quyết cơng nghệ địa phương và khoa học, khả năng nghiên cứu trong nưổc, vào
việc giả quyết các vấn để cấp thiết của địa phương mình.
Giá trị cơng nghệ sinh học là ở chỗ, nó là một cõng cụ có thê áp dụng chu
nhiều ngành kinh tế như sản xuất lương Lhực, chăn nuôi thú y, cịng nghiệp
dược và cơng nghiệp hố học, chuyển hố sinh khối th àn h năng lượng, xử lí phế
liệu và phụ liệu cơng nơng nghiệp, phịng nhơng ơ nhicm và vệ sinh mơi trưịng
(Bull A. T. et. Al. 1982, Goma G. và Monsan p. 1983, Zimmerman B.K. 1984.
Yanchinski s. 1985, Dasìịva E.J.et :il. 1987. Harking A. J. 1987,..., Albert and
VVooci, 1988; Smith and Wood, 1991...)
CÔ11R nghệ sinh học được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như
nũng lâm, ngư nghiệp, sản xuất, chế biến thực phẩm, chăn nuôi thú y, y tế, sức
khoẻ rộng đồng, sản xuất các dược chất, sản xuất năng lượng, chuyển hố hố
chất.
Cơng nghệ sinh học tảo là một lĩnh vực nhỏ trong cát công nghệ sinh học
rộng lớn. Cùng với các công nghệ lên mon trên môi trường xôp, sản x u ấ t protein
dơn brio. công nghệ sinh học úio cũng đang góp pliần nghiên cứu và ứng dụng
cùa mình vào lĩnh vực nuôi trồng, chế biến thực phẩm dinh dưỡng nhằm cung
CÒNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LOAI TAO KINH TẾ
c;')p r h o con n g ười . g i a t?úc, Ria c á m . CÍ)C d ộ n g VỘI nhri k h n c v à c;i p h à n b ó n cho
cây trồng. Ngồi ra. chúng cịn cung cáp nguồn sinh khói trang việc rì lơ biến các
sàn pbâm khár nữa.
Chính vi lợi ích đỏ mà ó Việt Nam cùng cịn ró nhiều cd S(i nghiên cửu vít ứng
dụng các lồi úio như Chloreỉla, Scpneđnsmus. spirulina. các, lồi Táo Lam có'
cìịnh N, líio Silic. Cẫã c lồi táo Agavoplivtc.ếo loiìi có chửa keo polymor v.v.
(Bczl)orodev A. M và cs. ỉ 99'1)
S ơ IvíỢc lịc h s ử p h á t t r iể n
Sau khi sử dụng các díc.h huyền phù loài Tảo lạic (lon bào Clilorclỉa Lrcjng
ihụr nghiệm với các mục đích nghiên cứu C|u;\ng ÌKip (Entrrson RẾ, l.
M anning W.M.. 19'11) v;'t tì 111 Ì11ỘU siìál quang h(.ì[) cua
(‘hÚMẬỉ. các nhì) kht hoe: đá phát hiện IhiYy ('ó ntộl sỏ VI tàu có thè lăng sinh
khơi củ;) mìnli ironỊí mơi trưdng voi sơ lũring 1 • '2 Irtộu lé hào/ml rh â t lổng, SÌHI
vái íỉiiiy 1)1ót (lộ huyền pliũ dạt tỏi 50 - 100 U'iộu t_è bào/nil huyền phù. sinli kỉiôi
này chửa lcli trôn 00%! protein thó. Đau t.hập kv 40 cu;) thè ký XX nhiốu thực
nghiệm nuôi rây vi tiio ở quy mô lớn dã được triển khai ớ Đức (thoo tài liệu
Rìclinxmil A. F.. lí.)S(i); (Albert arjđ Woođ, 19S8).
Kỳ llniậi nươi cấv liên tục đã dưcic t.riốn khai và n^ưìỉi La (lã nuôi Mồng tào
phụr vụ t:ho các mục tiêu thương mại, Dầu thập kỷ 50 của thế kv XX f’ác nhá
nghiên cứu của viện Carnegúỉ ỏ Washington (lã r.ó những (lóng góp lí/n vào lĩnli
vực này kín chứng minh rằng điều kiện mơi tníílng thay dơi cỏ thị tác rìộng đến
lượng ohứn piolein và lipid của Clilorella. Nhiều Cfi sớ nuôi c;íy thử Ohloreỉla díl
xây cìựiiỊĩ (1 viện Caniogie. Năm 1957, Tamiyn H. và các cộng sự của minh tại
viện Tokugawa ỏ Tokvo cỉã công bõ’ các két qư;i nuôi trống Chlorclln <1 quv ttiơ
lớn ngồi irời - một phần của dự án quốc tế vổ nuôi trồng táo và cũng diíợr sự
tài trợ của viộn Oarnegio. Thực tế N hật Bán là miíỉc đầu Liỏn sáu xuất
Chlorella và bán sinh khôi làm thức ăn bồi dưỡng *ứiẵ.khỏe hoặc làm ra một loại
hóa chíit chiết xuất tan được trong nước gọi là “nhán tị’ .sinh tníỏng Chlorella"
(theo Richmrmd A. F. 1986); (Albert and \Vood. 1988).
Nám 1953. các nlià nghiên cứu Đức ò trạm Kohlenrtrrbiologisehe
Forschungslution (vùng Esscn CHLB Dức) dã ngliiỏn cứu khá năọg dừng 0 0
phụ pham của các, nhà máy vùng Rul>ir (lể ni trồng táo Chlornllavà một lồi
Táo Lục dơn bào khác là Scencdesmits actitus. Công việc nghiên cứu được (lép
lục
nước dài v;'i môi trường được khuây dộng nhờ một cái guồng. Đau năm 1970.
chính phủ ỉ)ức mở rộng việc hỗ trợ nuôi trồng láo và nhờ cỏ nhiều dự án được
Lriốn khai ỏ nhiều nướe dang ph á i triền như ấn ỉ)ộ Pííru và Thni lati - ncỉi phiít
triỏn fƠ11ỊT ngliộ (ỉ Dormunt (ỉè miơi trồng Sceiiodesmus. (Bczboff)tlov và cs.
lì)9'1)
\ Tàm 1960. việc sản xuất Sccneđosmuổ cũng dược Lrièn khai ở tại viộn Thực
vật tiiủy sinh Trebon. Tiệp Khíic. người t;i đíì xây dựng thiết bị nuôi trồng táo ỏ
dây trông như thác nưốc. Tọi Bungariíỉ một hộ Lhống Lưiing Lự cũng được Á
dụng dơ nuôi trồng tảo Chlorella.
MỞ ĐẨU
3
Đầu thập kỷ 60 của thê kỷ XX, việc ni trồng tẳo Spirulina một lồi Tào
Lam cố định N, đã lòi cuốn sự quan tâm của các nhà khoa học VỚI cơng trình
nghiên cứu tiên phong của Clement G. và cộng sự của bà ỏ viện Nghiên cứu
Dầu mỏ Pháp. Họ nghĩ rằng những dân cư sống quanh hồ Chad ở vùng Camen
đã thu thập Spirulina m axim a Irong nhiêu thập kỷ đê dùng làm t-hực pham
(theo Richmond A. F. 1986).
Năm 1975, Oswald w .
sinh khôi vừa đê xủ lý nước thải. Họ cũng đã chứng minh rằng có the dùng vi
tảo trôn các con tàu vũ trụ như một hệ thống nuôi sông con người. Osvvald w .
J., Golaas H. B. cũng đã chứng minh rằng sinh khói tảo có thế lên men kỵ khí
để tạo m ethane VỚI hệ sơ" chuyển hóa từ 50 - 70%. Nhờ đó nàng lượng mặt trời
có thê chuven đổi sang năng lượng hóa họr (methane) nhị việc ni trồng tíio.
Gần dây vào đầu năm 1970, Ryther J. H. và cộng sự thuộc viện Nghiên cứu
Hải dương học Woods Hole đã phát, trien một hệ thống khép kín ni trồng thực
vạt nổi ỏ biển trên nưóc thải trộn với nước biên và thu tảo đe dùng vào việc nuôi
tôm, nuôi cá một cách trực tiếp. Hệ thơng này có the coi như tương đương vđi
các hệ thống nuôi trồng táo nưốc ngọt của Oswald và các cộng sự của ông.
0 Mexico, người ta đã tiến hành nuôi trồng tao ở dạng tự nhiên nhớ CÁC hộ
thơng nước suối có độ pH khá cao, phù hợp cho việc nuôi trổng tảo Spirulina.
Nhớ vậy, khá năng thu hoạch ò đây khá lốn.
a
0 Việt Nam, ngay từ năm 1959 Lê Vãn Càn và sau đó Iihiổu người-khác đã
tiến hành nuôi Bèo Dâu - một dạng bèo cộng sinh với Tảo Lam A nabaena có
khrí năng cố định N. Các hợp tác xã miền Bắc đã nuôi trồng qui mô lân vù rộng
khắp dể thu sinh khối bón phân cho ruộng lúaTdùng làm thức ăn cho gia súc,
gia cầm và cá.(Trương Văn Lung. 1999).
Vc spirulina, từ năm 1974 - 1975, viện Sinh vật thuộc viện Khoa học Việt
Nam (nay là viện Công nghệ Sinh học thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ Quốc gia) cũng đã tiến hành nghiên cứu quá trình sinh lý sinh hóa
của chúng và nghiên cứu sử dụng chúng làm thức ăn cho gia súc, gia cam, cho
cá bột. Từ năm 1983, một trạm thực nghiệm sản xuất thâm canh và liên tục
S pirulina platensis đã được xây dựng đ Bình Thuận, s ả n xuất bán cơng nghiệp
lồi Tảo Lam này (1980 - 1987) đã thu được 5 tấn bột tảo Spirulina khô trong 9
tháng, tương đương với 7 - lOg chất khô/rrr.ngày. hoặc khoang 20 tấn/ha.nãm
(Nguyễn Hữu Thước, 1987).
Về các loài tảo khác như Chlorella rù n g đã có nhiều cơ sở ni trồng với qui
mơ nhỏ dùng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm và lằm.
Riỏng các loài tảo nước mặn như tảo Silic cũng dà được nhiều người nghiên
cứu và nuôi trồng dùng làm thức ăn cho tôm à giai doạn zoea. Đặc biệt các lồi
Agarophyte — một lồi tảo lớn, được nhiơu người quan tâm nghiên cửu nuôi
Irồng. chế biến để dùng làm mặt hàng- xuất khẩu có giá trị cũng như đê tiéu
dùng trong nưóc, sản phẩm chính của nó ]à agar-agar (có lúc chúng tơi gọi tăt
là agar). Trong các phịng thí nghiệm nghiên cứu ở Đại học Tơng hợp Huế, ó Hà
Nội cũng đã bước đầu nghiên cứu chiết xuất agarose, một sản phẩm cao cấp
trong agar - agar dùng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
4
CƠNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
iViụi; tiê u c ủ a v iệc n g h iê n cử u và s ả n x u ấ t tảo
Ngày nay, việc nuôi trồng tảo ở quy mơ lớn có nhiều mục tiêu. Có the dùng
đê s ả ạ x u ấ t thức ăn nuôi động vật (trâu, bị, ngựa, đê, gà, vịt, tơm, cá...) và làm
sạch nước thải, v ể làm sạch nước thải thì rõ ràng các lồi vi tăo đã dóng góp
đáng kể để ngăn cản tình trạng ơ nhiễm, mặc dù về m ặt kinh tế của một sô' đô'i
tượng ở một chừng mực nào đó chưa th ậ t là hoàn hảo trong thương mại (Shelef
E. & Soeder c. J. 1980; Richmond A. F. 1986).
Vi tảo có thể được sủ dụng như một nguồn nguyên liệu hóa học và sinh hóa
học. chang hạn như các acid béo chưa no loại polỵ, nhũng chát này trừ acid
ỉmoleic ra, chúng rất ít gặp ố cây xanh và động vật. Các lớp sáp. sterol, glucid
(tảo Botryococcus braunu chứa khoảng 20% glucìcl khi ở giai đoạn sinh trưỏng
nhanh) cũng là những th àn h phần có ích, có thế chiết xuất từ tảo. Trong cóng
nghiệp thực phẩm người ta ngày càng cần nhiều các loại sác tố thiên nhiên có
thê chiết xuâ’t từ tảo: trong tảo D unalieỉỉa bardawỉl có tâi 10% trọng lượng khơ
là p carotene, xanthophyll, và đặc biệt hữu ích khi nhuộm inàu gà, lòng đỏ
trứng và thực pham. Nhiều loại chlorophyll có the tìm thấy các cơng dụng khác
nhau trong cơng nghiệp. Phycocyanine, phycoerythrine có rấ t nhiều trong các
lồi Tảo Đỏ Rhodophyta có thể (ịùng làm sác lố thiên nhiên trong công nghiệp
thực pham, dược phẩm và mỹ phara thay cho các sắc tố hóa học. Phycocyamne
lấy từ Spirulina đã được công ty Dainippon Ink & Chemicals (DIC Tokyo) của
Nhật Bản đưa ra thị trường làm chất nhuộm màu thực phẩm với tên gọi là
"Lina blue A". Công tỵ này còn sử dụng một loại sắc tố khác màu lam lấy từ
Spirulina đe làm bút kẻ lông mày và làm son bơi mơi vì nó khơng bị tan trong
nước hay mồ hơi (theo Richmond, 1986; Shef và Soeđer, 1980).
Về các hợp chất cao phân tử thì nhiều heteropolysaccharide như agar-agar
đã sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nơng nghiệp, y học và trong
thí nghiệm ni cấy mơ và tế bào v.v,.,
Các acid alginic, carrageenan cũng được chiết xuất à quy mơ cơng nghiệp từ
các lồi Tảo Đỏ, Tảo Nâu. Lồi Tảo Đỏ Porphydírium acrugineum đã tiết ra một
polysaccharide loại sulfonate với mức độ 50% so với sinh khôi. Loại
polysacchariđe này giống với carrageenan về độ nhớt và khả nãng tạo huyền
phù. Chúng được dùng đe thu hồi lại dầu sinh ra từ các lớp cát ngầm. Lượng
dầu thu được là ngang hoặc lân hđn so vâi việc Lhu dầu nhờn nhờ kelzan - một
loại cao phân tử thương mại, ngay cả khi nồng độ kelzan cao hơn cả trong pha
dịch chuyển động (Richmond, 1986). Một chất cao phân Lử khác có khả năng sử
dụng được là acìd poly p hydroxybutyric (PHB). Chất này có ỏ một số lán các vi
khuân quang hợp và không quang hợp, cũng như ở Spiru lin a platensis. ở
Spirulina này PHB được tích lũy tói 6% trọng lượng khơ trong phase sinh
trưởng. Chỉ số logarit PHB dược dùng như một chất deo chịu nhiệt
(thermoplastic), có thể bị phản giải trong đất nhị vi sinh vật và có những đặc
điểm r ấ t giống vâi polypropylene. (Đặng Hoàng Phước Hiền và cs. 1994; Đặng
Đình Kim ,1994a.1994b)
Vi khuan (Tảo) Lam (Cyanobacteria) cơ" định N đóng vai trị quan trọng
trong việc làm tăng độ phì cho đất một cách tự nhiên, n h ấ t là ở ruộng lúa. Trên
125 chủng (strains) hoặc types Tảo Lam được biết là có khả năng cố định N. Hệ
MỚ ĐẦƯ
5
sinh thái ruộng lúa tạo diểu kiện cho r ấ t nhiều Tíío Lam sơng tự do hav cộng
sinh có khả năng cố định N. N cơ' định được và được khử sẽ được cung cấp cho
lúa đo quá trình hấp thụ của rễ hoặc: do VI sình vậl tự phân hay phân giài.
Trong điều kiện đồng ruộng, chỉ cỏ một phần N được cô định và được khử cung
câp cho cây trồng, phần còn lại cung cấp cho khu hệ VI sinh vật đất hoặc N lại
bị bay hơi. Nếu bố sung Vi khuẩn Lam (còn gọi là Tảo Xanh Lục) cho ruộng lúa
thì có thể giảm bớt 25% lượng phân bón thương mại cần sử dụng.
Khi sử dụng Tảo Lam làm phản bón sinh học (biofertilizer) rất cần hiểu rõ
sự chuyển hóa của các hợp chất N sinh ra sau q trình cơ định N trong ruộng
lúa. Đây là một lĩnh vực nghiôn cứu rộng lớn trong chương trình nghiên cứu sa
mạc của phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học tảo của viện Nghiên cửu Jacob
Blaustein (Dại học Bfin - Gurion của Negov, ơ Séde - Boqer, Israel). Hiểu dược
i:ác quá trình chuyển vị amin ở Tảo Lam và xác định các hạ n chế íinh hưởng lới
nhịp tlộ giải phóng N đã khử đưa vào đất hoộc vào vùng r l sê làm cho việc kicm
tru dòng vận chuyển của N đã dược khử dể đàng hơn nhiều (Boussiba s. 11)87).
Sản xuất tảo ở quy mô lón đang thực hiện ở An Độ và dã dược bắt đầu (í
Myama, Trung Quốc, Philippin, Thái lan, Việt Nam. ơ khoa Công nghệ Sinh
học của viện Nghiên cứu Khoa học'Kỹ th u ật Thái lan (Bộ Khoa học Kỹ th u ậ t và
Năng lượng Bangkok) nhiều loài Tảo Lam đã được ni trồng á qui mơ lón như
Anabaena siamensis, Caỉothrix spp., Tolypothrix spp., Hapalosiphon spp.:
Chúng dược giữ giông và bảo quản trong bộ sưu tập giống, ơ Việt Nain, Tảo
Lam cũng được nuôi trồng trên đồng ruộng (Nguyễn Hũu Ninh và cs. 1988).
Nguyển Hữu Thước & cộng sự {1986) ở viện Sinh vật học (Hà Nội) đả chúng
minh rằng S piru lin a platensis có thế làm kích thích sinh trưởng của lúa. Sau
khi cho nẩy mầm ở nhiệt độ bình thường hoặc ỏ nhiệt độ lạnh (6“C trong 5
ngày) đã có hiệu quả hơn về sự sinh trưởng của lúa so VỚI một số loài Tảo Xanh
Lục khác như Nostoc m uscorum hay Chỉoreỉla uuỉgaris.
Các nhà khoa học Israel ở phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học tảo đã đặt
ra một chương t^ình nghiên cứu nhằm phân lập các lồi Tảo Lam đã lụa chọn
sơng tự do hay cộng sinh thả trong ruộng lúa, nghiên cứu các điổu kiện sinh
trưởng tơi ưu của chúng. Những chủng có nhịp độ sinh trưởng cao trong pliịng
thí nghiệm sẽ được ni trồng ngồi trời {qui mơ thí nghiệm cho tới 100m2) và
nghiên cứu các nhân tô’ hạn chế nhịp độ sinh trưởng của chúng. Phân bón sinh
học có thê sản xuất trong nhũng điều kiện dược khống chế và được đưa vào
những mơi trường thích úng ỏ các vùng nào đó. Tảo Lam với nồng độ 10 - 20%
trong than bùn được bón vào ruộng lúa đúng thịi vụ (Boussiba s. 1987).
Trong việc ni trồng tảo ở qui mơ lón để thu nhập protem ít tốn kém nhưng
vần chưa được chứng minh về m ặt kinh tế. s ỏ dĩ như vậy vì sinh khối thu được
s ả n lượng còn thấp, giá th à n h lại cao. song người ta v ẫn nuôi trổ n g các VI tào để
cung cấp thức àn cho ấu trùng tôm, trai, sị và một số lồi cá. Sinh khối vi tao
được trực tiếp dùng làm thức ăn ch 0 dộng VỘI nổi (zoopỉãnktor>) sau dó Ịạì dùng
dộng vật nơi đê ni cá. Tảo cũng có th ế dùng làm nguồn thức íìn protein bố
sung cho bị, lợn, gà (Richmond 1980). v ề việc dùng làm thức ãn cho người thì
tiềm nàng của tảo đã được khảo sả t từ nhiêu nước.
6
CƠNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
Các th í nghiệm phân tích về dinh dưỡng học cho thấy trẻ em khỏe mạnh và
trẻ em suy dinh dưỡng có thể hấp thụ tốt các vi tảo dùng trong thực nghiệm và
nhờ đó cỏ thể cải thiện được điều kiện nuôi dưỡng cho các em. Dân cư các làng
người ỊCaiiera sống quanh hồ Chad và hồ Aztecs ở th à n h phố Mexico nhiều đòi
nay đã àrt Spirulina khô được coi là một thử gia VỊ tốt cho nước sơt thịt và được
đùng để duy trì giá trị dinh dưỡng protein của thức ăn khi thiếu thịt,
Sinh khô’i tảo hiện nay chủ yếu được dùng làm thực phẩm bo’ dưỡng song giá
th à n h trong s ả n xuết vẫn còn cao. Tổng sản lượng hàng /lăm đô'i với vi tảo
khoảng 1500 tâ n vào giữa năm 1980 và bán được khoảng 300 triệu USD. Việc
sản xuất chủ yếu được tiến hàn h ở California, Israel, Mexico,. N hật Bản, Đài
Loan và Thái lan.
.
Tuy nhiên nhiều chuyên gia nuôi trồng tảo nhận định rằng nếu giảm được
chi phí sản xuất và nhờ kết quả áp dụng các tiến bộ và đổi mới công nghệ loại
thức ăn đang được coi là thủc ăn bổ dưõng này sẽ trở th àn h loại thức ăn bố sung
rẻ tiền cho người, gia súc, gia cầm cũng như trở th àn h nguồn nguyên liệu sinh
học và dược học có tính kinh tế. Đó là lý do vì sao nhiều loại vi tảo vẫn đang
được coi là những đối tượng nghiên cửu và thực nghiệm (Pirt s. J., 1984).
Về tảo lân thì nhiều nước trên tííế giới hiện nay đang nuôi trồng và sản xuất
tảo qui mô lớn. (Amir Neori et al., 2000). s ả n phẩm của chúng được dùng trong
nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau (hồ vải, làm giây khơng thấm nưốc, kỹ
nghệ làm phim, làm bóng giầy da, làm khuôn răng, kỹ nghệ làm điện cực, chế
biến rượu, chế biến hàng loạt dầu bôi máy, in hoa, chế biến cao su, làm keo dán
kết dính...), trong thực phẩm (thực phẩm bố sung, ỉàm châ't chông khô, bánh
ngọt, sử dụng trong đóng cá hộp, thịt hộp, các món ăn giải khát, nước chấm, bảo
quản thịt khơng m ất hương vị...), trong mỹ phẩm (nước gội đầu, kem bơi mặt,
thuốc đánh móng tay, xịt tóc, nhuộm tóc, làm son bôi môi, sáp kẻ lông mày...),
trong y dược (làm khn rànặ, thuốc n h uận tràng, lóp áo ngồi viên thuốc
đắng, làm chỉ khâu tự tiêu, làm giải độc muối kìm loại nặng, phịng chống xơ
cứng mạch máu, chữa đau dạ dày...), trong phòng t h fn g h iệ m (làm mơi giới cho
các thí nghiệm và kích thích tơ*, châ't cơ’ định trong phẫu th u ậ t cắt mỏng, nuôi
cấy vi sinh vật, nuôi cây mô tế bào thực vật).
1
CHLORELLA,
SCENEDESMUS VÀ
DUNALIELLA
i
1.1ẾN h ữ n g n g h iê n cứ u sơ bộ c ủ a tả o C h lo rella, S c e n e d e sm ụ s và
D u n aliella .
Trong những năm 1940 khi nghiên cứu hiệu su ấ t quang tử được sử dụng
trong quang hợp, ngưài ta thấy rằng, đối với thực vật bậc cao có tổ chức phức
tạp trong hoạt động sống của mình, chúng liên kêt chặt chê vđi mơi trường
khơng khí và đất. Trong q trình dinh dưâng được thực hiện nhờ rể và lá. Điều
đó tạo sự vận chuyển phức tạp chất dinh dưởng từ cơ quan này đến cỡ quan
khác, sử dụng phức tạp chất dinh dưỡng vào các mục đích khác nh au vả tiêu
phí nhiều chốt tổng hợp được cũng như năng lượng liên kết ban đầu. Chính vì
vậy mà việc nghiên cứu hệ sơ'lý thuyết có thể có vê sử dụng năn g lượng bức xạ
m ặt trời vào việc hình th àn h năng s u ấ t nhờ quang hợp của thực vật bậc cao gặp
rấ t nhiều khó khăn (Begborodov et al., 1994).
Để giảm bớt khó khăn trên, người ta đã nghiên cứu trên đối tượng tảo đdn
bào, dặc biệt là tảo Chlorella, Scenedesmus và Dunaliella. Mỗi cá thẻ tảa này là
một tê bào hiển vi sống trong mơi trường nước và thực hiện q trình dinh
dưỡng COo cũng như các mi khống qua tồn bộ bề mặt tế bào. Trong tế bào
ấy có sự hình th àn h chất dinh dưỡng mới cũng như việc sử dụng ngẩy nhũng
chát ây cho sinh trưởng và sinh sản. Sinh sản tiến hàn h theo con đường tạo
th à n h trong tế bào \ốn những tự bào tủ. Sau dây \à vịng đèii tồn phần của
ChloreHa (hình 1).
1.2ẻ N g h iên c ứ u q u á tr ìn h s in h lý s in h h ó a c ủ a C h lo rella,
S c e n e d e sm u s v à D u n alỉella.
Trong điều kiện dinh dưỡng tốt (trong huyền phù m ật độ cao, khi các tê bào
không cạnh tranh nhau vể ánh sáng và thức ãn) mỗi t ế bào có thê cho từ 4 - 10
8
CỊNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
tự bào tử, đôi khi nhiều hdn
nữa. Những bao tử này sau
khi phá rách tế bào mẹ.
/
hoặc ra môi trường dinh
dưrìng t.rd thảnh nhũng tế
hào con có khá năng hấp thụ
4
cliấl liinh dưỡng mạnh.
quaj)g hợp viì sinh trưởng
tăng. 0 dạnp Lrio f:ó hoạt
tính Cíio, những tế bào con
mới hình th àn h sẻ hồn
thành vịng |)háL triển sau
6-8h. Do dó về m ặt ]ý thuyết
2
'
_
11
mội tế bào ban d;'ìu s;iu một
H ì n h 1. V ị n g đời t o à n p h ầ n c ủ a C h lo r e lla
ngày dôni nuôi trong huyển A.l-íì. tơ bào ntin và
4.096 tếb n o con.
thành Lứ bàn tứ: R. Té bào trong các giai doạn
Trong diều kiện thuận lợi
(tlí dươi lon).
vê cung ráp ánh sáng và khí CCh, khi trong mõi Lrường ni có mộl lượng khá
nhiều mu ối khống thì tế hào Chlorellíi sống trong mơi Irơờng imơi v<íj sơ lượng
©
] ■ 2 triệu t ế bào/m) chấ t lòng, bắt đầu sinh trưởng; nhíình. SÍ-1U vài ngà y mặt độ
huyền Ị)hù (Tnt tới 50 - 500 triệu tế bào/ml huyền phù (trong điểu kiện tơ’t cịn
cao hơn nửa'. Huyền phù đặc dần thì hộ số sình sản liàng ngày cùa tế bào sẽ
ginm. 1)6 đặc tiôp tục tăng cho đến khi dạt trị sơ 011 định, tại dó, các tê bào cạnh
Lrểr»nh nhau về ánh sáng, chất dinh dưỡng. Ánh sáng chiếu trong huyền phù
kém sẽ làm i^uung hợp giảm mạnh, cán bằng vổi CỊUỈ1 trình hơ hấp. Tùy thuộc
vào diều kiện chiếu sáng và đinh dưõng cùng như vào hoạt tính rủa giơng goc
mà Lốn độ sinh trương, độ đặc của huyển phù và một số giới hạn có thổ ríú khác
nhau, trong diều kiện tơt có thế r ấ t cno.
Vào thời kỳ trong (!ó chứa một. lượng tương ửng vỏi mứr (-ăng ivniHí hiỢiiỉĩ
ììgàv. Sinh
khííi dà có thổ rúL va khỏi huyỂn phù Inuiịí cách quiiy ly tâm. Oịcl 1 lỗng dinli
đường có thế đổ trỏ ];n dể ni. Ngồi ra cùn đổ Lhêm vào bế dung dịch dinh
duờng mới pha. sao cho m ật độ huyển phù giữ đưực hôm sau lại (’ỏ thô tiêp tục vớt ra khiii bíỉ sinh khơi inới tăng nhừ (ịuang hdp.
Mỏi trường nước nuôi tảo không bị thay đổi dột ngột vể chế độ nhiệt như mơi
trưịng khơng khi. nơi thực vật bậf: con sinh sông. Ngohi r:i. trong trường hợp
cần thiết vào mùa lạnh, n h ấ t là ớ những nơi có nhiệt thíii của nhà máy cỏ thổ
sưới nóng huyền phù.
0 láo, Lính mùa vụ hoạt động khơng I.liê hiộn rỏ rệt như ỏ thực vật bậc rao.
ơ nơi nuôi táo. mật, độ huvển ph ù có thổ giữ Lrong suốt thịi gian 11L1Ơ1 ỏ mức cực
thuộn và lớp luiyổn phù có thè sáu (thưàng 5 - lOcm) đến mức 11Ĩ có Lhc húi
được tồn bộ năng lượng bức xạ m ặt trời tới (ìó (loại u ừ ánh sáng bị phán
chiếu). Thực rn. huyền phù Chlorclla cịn có nhữníí thiếu sót. nhấL ]à điện tiếp
CHƯƠNG 1. CHLORELLA, SCENEDESMUS VÀ DUNALIELLA
vậy mà ở N hật Bản ni cấy giịng
Chlorella vào tháng hè cũng chỉ cho
sinh khối hàng ngày là 200kg/ha
(thực vật bậc cao: 250 - 550 kg/ha).
cịn vào các tháng thu - đơng nh á t là
những tháng mùa đòng sản lượng
thâp hơn nhiều. Tuy nhiên do việc
ni cấy tảo đơn hào có thê lâu hdn,
Ổn định hơn về thòi gian, n h ấ t là
khi ln phiơn giơng trung sinh và
giống ưa nóng nên sinh khơi hàng
năm ở miền á nhiệt đổi có thê đạt
tối 20 - 30 lấn/ha, cịn hộ số trung
bình vể sử dụng năng lượng ánh
sáng m ặt trời có thể đạt 5 • 6%.
9
B ả n g 1. T h à n h p h ầ n h ó a h ọ c c ủ a
C h l o r e l la (% t r ọ n g lư ợ n g khô)
Thành phẩn
Prot.fi 11 tổng số
Gluciđ
Lipid
Sterol
Stenrme
P-carotem!
XaiUhophvll
Chlorophyll a
Chlorophyll b
Acid nucleic
Tro
Vitíimin lì,
Vitamin 0
Vi Lam in K
Vitamin 13,;
Vitamin B.,
Vitamin Bia
Cholíne
Acid nicứtinic
H à m lư ở n g
40 60%
25-35%
10-15%
0,1-0,2%
0,1-0.5%
0.16%
rỉ,6-6,6%
‘>ọ %
0,58%
6,0%
10-34%
18,0mg/g
0,3-0,6mg/g
ti,0 mg/s
2,'itng/l00g
3,5mg/g
7-9mg/g
302mg/g
145 ing/g
Trong năm 1950 việc nuôi cây
lớn Chlorella bị ngừng lại ở Mỹ và
châu Âu thì nguờí ta lại thấy yản
được triển khai ớ N hật Bản, Đài
Loan, Trung Quôc. ơ Đài Loan công
tị' Chlorella đầu tiên được thành
lập vào năm 1964. Hai năm Hau
còng ty này bắt đầu sản xuất tâo ồ
qui mơ thương mại. Đến năm 1977 Đài Loan có đến 30 cơ sở sán xuất tạo ra tứi
trên 1000 tấn Chorella, phần lớn được dùng làm thực phẩm bổ dưâng. Bốn kiểu
nuôi trồng đã được sử dụng là: ao lộ thiên có khuấy đáo, ao lộ thiGn có dịng
chảy, ni cấy chìm trong bể lên men kín và kết liỢp giữa một ao lộ thiên vối
một bể lên men kín. Chlorella đươc sdti xuất theo hai con dường: trao đổi chất
tự dưỡng và dị dưỡng bên cạnh việc cung cấp c o , hàng ngày bồ sung thêm acid
acetic hay glucose, để sản xuất ra lkg Chlorella cần 2kg glucose hay 3,5kg a u đ
acetic và nồng độ Chlorella được duy trì trong ao ni lộ thiên dạt rấ t cao, tỏi 15 g/lít. Khi ni cấy tảo trong be lên men kín và dùng glucose làm nguồn carbon
thì m ật độ Chlorella có ihe cao hơn tỏi 10 lần. Vì ánh sáng là một nhân tố hạn
chế Hên quan đến việc hình thành cliất diệp lục cho nên việc 111 tau trong các
nồi phản ứng (reactor) có nhiểu bộ phận là các ííng trong suỏ't được mật trời
chiếu sáng (Albcrt and Wood. 1988; SmUh and Wood, 1991...)
Thành phần hóa học của tê bào tảo Chlorella tùy thuộc thf !0 tô"c độ sủ dụng
môi trường dinh dưõng trong quá trình phái triến (báng ]), (lỉftzb()rndov et al..
1994. >
Tê bào Chlorella chứa 23 amino acid trong đó có các amino acid không thay
thè như lysme, methionine, trvptophiin, arginim;. leucine V . V..
Các lồi Scenedesmus eủng lìi những tíio đơn hìio màu lục p]ií\n bơ’ rộng rãi
trong nước ngọt và trong đãl. ơ Pêru cũng dã Lố dự án hoạt động từ năm 1973
với sự tài trợ của CHLB Đức tại Casa Grande gần Trujillo phía bắc oũa Pérue.
10
CƠNG NGHỆ STNH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
Loại tảo được ni cấy ở đây ìà Senedasm us acutus var. altcmana ítheũ
Riehmond, A.F. 1986).
Scenedesmus là chi lảo gổm một số lồi r ấ t ít khác nhau vổ các dặc trưng
sinh lý và sự khác nhau đó khơng đặc irư nẹ cho lồi. Kossìor khi nghiên cứu
các chi tảo nảy thấy mộl sô đặc điểm sinh lý sinh hóa của Scenecìesmus như
sau:
• Do có hoat tính hvdrogenase, các lồi Scencdesinus spp. khi (lược chiếu
sáng sẽ giải phóng H., ở áp su ấ t Os và H- cục bộ thấp và khủ c o , bằng H.., HvS
hoặc chát cho
khác. Trong tôi, chúng tạo ra H^o và COL, nhờ sử dụng các
B á n g 2. N ăn g su â t S c e n e d e sm u s n uôi cây tự dư ờng lâu dài n gồi trời
Ì'..-. _
Dong
________
276-3a
276-3a
276-3a
276-3a
276-3a
Tom 8M
r\:
1
Đ a phương
Dorimunt,.(})ức)
Ban gkok (Thái Lan)
Myrose (Ân Độ)
S a u s a l(P íru )
Cairo-Dokki(Ai Cập)
Rupití' (Bungari)
Năng suất
.
tê bào
\ s
(g/iĩi .ngày)
11
1.5
20
30
15
19
,
Sỏ' ngày
<.nút kho
, ,
,
, ,, .
, có hiệu lực
(tân/ha.nàm) ‘
trong Iiătn
25
240
55
365
70
260
98
325
48
3 no
40
200
B ả n g 3. T h ành p h ầ n h ó a h ọc củ a S c e n e d e sin u s
Thành phần (%p khò)
Protein
Lipid
Glucid
Chảt xơ
Tro
Độ ẩm
And nucleic
Scenedesmua acutus
50-55
12-19
10-15
10-12
6-8
5-7
4-7
Sccncdeamus obiquus
50-56
12-14
10-17
3-7
6-10
5-6
-
B ản g 4. T h ành p h ầ n am in o acid củ a S c c n e d e sm u s a c u tu s (%)
so vởi trứ n g và tiê u ch u ẩ n do FAO qui din h
Ainmo aciii
Valine
Lnucino
Isoleucme
Phrỉnvlalanino.
Tyrosine
Lysino
Methioninc!
Cysteine
Tryptophan
Threonme
Tịừu chuẩn FAO
5,0
7.0
4,0
6,0
6,0
5,5
3,5
3,5
1,0
4,0
Protein trứng
6.6
8,6
5^4
9,3
9,3
7,0
5,7
5,7
1,7
4,7
Scenedesmus acutus
4,7
7,0
3,1
6,0
6,0
4.6
3,2
«,2
1,7
4.9
11
CHƯƠNG 1. CHLORELLA, SCENEDESMƯS VÀ DUNALIELLA
chất hữu cơ, oxy hóa Ho
bằng 0 2 hoặc dùng H2 để
khử N 0 2 hoặc N 0 :i.
- Thiếu N, p, Fe sẽ
gây ra sự hình thành
carotenoid thứ cấp.
- Sự hóa lỏng gelalin
và thủy phân tinh bột
chứng tỏ táo có thải ra
protease và amvlase ngoại
bào.
- Scenedesmus có tính
chơng chịu imiối thấp.
Cũng giống như nhiều
loại
VI
tá o
B ản g 5. Hàm lư ợn g v ita m in của
S c e n e d e sm u s so với trử n g (m g/g p khơ)
Vitamm
Thiamine B|
Riboflavine B3
Niaciamide
Acid íolic
Acid pantothi*nic
Cobalamine Biọ
Tncophcrol
Biotine
Acid nKCorbir
p-ca ro ten 0
Caroienoiđ tống sỏ
Scenedesm us
3,19
7,34
13,10
0,1Õ
2,20
0,07
26.30
0.04
38,00
45,58
394,60
Trứng
0,77
‘2,35
0,63
0,04
12,20
0,02
7,90
0,79
k hác,
Sceneđesmus là cơ ihê dị
dưỡng, có khả năng sử
dụng các chất hữu cơ (một
SỐ đưdng ddn và acetate)
làm nguồn carbon.
Sccnedesmus có nảng
suất khá cao khoảng 54g
trọng lượng khô/ma. ngày,
tương
dương
với
50
B ả n g 6. T h àn h ph ần is o m e r lậ p t h ể của
p-carotene củ a tả o D u n a li c ll a b a r d a tv i ll
Isomer
% P-carotcne
______________ ____________tơng sơ
15-eis- P-carotene
10
9-eis-ịì'Carotene
4L
Tồn bộ trans-fi-carotene
2 isomf;r chưa xác dính
42
6
lấ n /h a /n à m (báng 2).
Thành phần hóa học của một sơ dịng Scenedesmus ở bảng 3.
Giông như Chỉorella, các chủng Sconedesmus nuôi trổng ở diẹn tích rộng
có năng suất cao với hàm lượng prùtn khống 50 - 56% trọng lượng khơ và
dược noi là nguồn proteìn đơn bàp đáng chú ý. Scenedesmuá cú Ihànli phần
amino acid cần thiết khá đầy đú (bảng 4).
Scenedesmus khá giàu vitamin, dặc biệt là các vitamin tan trong nước.
Chi Dunalìella thuộc bộ Volvocales. gồm nhiều lồi tảo lục đdn bảo thích
nghi với nước mặn. Cáo tao này gặp ở biển, bồ nước mặn, đầm lẩy nước mặn và
cống nUỚc mặn ven biển. Đầy là chi táo duy n h ấ t tìm thấy ở Dead Sea - Biến
chết (Israel) hay ỏ phần b;\o hịa mi của hồ Gri-at snlt ỏ Utach (theo
Richmond A.K., 1986).
Các tẽ bào Dunaliella fhứa glyeenne và P-carotene. Ben-Amotz A. ct al.
(1982) đã phân tích tiềm nãng sản xuất glycenne và nhạn thấy tao này chửa tới
40% glvuerine theo trọng lượng khô. Cá the thu dược 16g glycorine/m“/n£ày.
Sản lượng thực t,ế ỏ ao lộ thiên thấp hớn nhiều (3 - 4g/m“/ngày). Một sán phẩm
sinh hóa học quan trọng khác là Pcarní-ene. Ben - Amotz A. và ^vron M. dã
nghiơn cứu k h ả năng tích lũy chất này ở tảo D unalielta bardaiuil. Có lẽ việc sán
xuất lớn Dunaliella đê chiết xuất Pearotene dũng làm sắc tô thiên nhiên trong
12
CỔNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LOÀI TẲO KINH TỂ
_________________ %___________
cóng
nghiệp
thực phẩm và
dùng
làm
provítamin A
là thuận ]ợi vể
sinh tố hơn là
san
xuất
glyccnne.
Những
pãm gần đâv
(1988) Y, k.
B ản g 7. H àm lượng am in o acid củ a D u n a lie lla
(g/lOOg p ro tein )
Amino acid
Alanine
Argirúne
Arid aspartic
CvsLoine
Acid gluiamic
Glycinc
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lvsine
Methionine
Phnnylalanine
Prolme
Serine
Throonine
Tryptophan
Ty ro si ne
Valine
D. tertioỉecta
13,0
4,3
10.4
vết
12.0
15 6
1.6
52
] 1,3
6.7
vêt
vết
6,9
3J
1,5
vết
D. bardaw iỉ
7,3
7.3
10,4
1,2
12,7
5,5
1,8
4,2
11.0
7.0
2,3
5,8
3,3
4.6
5,4
0,7
3,7
5,8
D, salina
6,3-12,9
0,9-5,2
2,5-10,7
Vết
7,9-11,9
9,5-13,3
1,2-8,8
2,3-4,2
5.0-17.6
4,8-6,4
vết-1,4
1.4-5,4
4 2-8 8
6,.3-8,6
2,5-6,0
vết-1,y
.‘ì,(ì-ỹ.8
Loe và 1. M.
Tan
(Singapore) c.
Gudin (Pháp),
Sang Hao Li
(Vũ
Hán.
Trung Quốc),
M.
A.
Borowitzka và
L.
J.
8,5
Borawitzkíi
(Austrulia) tập
trung nghiơn cứu những đặc điểm sinh lý sinh hóa và ứng dụng các loại tảo
nước mặn đặc biệt là Dunaìiella (D. bardaiviỉ, D. parva, D. salina, D. viridis)
cúng như nghiên cửu của Sang Hao Li( Vũ Hán, Trung Quổc), s. Agala, T.
Vargas và A. Cardenas (Chilé) về Phaeodactylum tricornutum .
Cốc loài thuộc chi Dunaliella phân bố khá rộng và LỈược tìm tháy trong nUốe
ngọt (Dunalielỉa ịlagellata, D unalicỉỉu chordata. D unaliclla ỉaterclÍR,
D unalielỉa paupera), trong nước lợ và nước 'noi mặn (Dunalielỉa tertiolacta,
Dunaỉieỉla biũculata, D unalieỉỉa prỉm olecta), trong níc rất mặn ( Dunaỉiella
turrincola).
Dunaliella có tính chơng chịu ]iH rất cao: pll từ 1 (Dunaỉiella acidophilla)
đôn p ll 11 (Dunalieỉỉa salina).
Điểm đặt', tvưng của tảo Dunaliella là lạp thể cúa chúng có kha năng tích lũy
một lượng lỏn P-carotene. Tùy theo lượng carotcne được tích lũy trong lạp thể,
tế bào có màu lực, vàng hoặc đỏ sẫm. (ỉ-carotcne tồn tại ỏ nhiều dạng dồng phân
khác nhau (báng fi).
o chi Dunalìella, hai lồi D unaliella sativa và D unaliclla tertiolccta đvtỢc:
nghiên cứu kỹ hdn cả. Thành phần hóa học củkì D unaliella tcrtìoỉecta như sau
(% p khơ): protein 50: glucid 20; lipicl 8. Thành pliần này thay đổi tủy theo điổu
kiện nuôi trổng. Trong điều kiện thiêu \ \ hàm lượnỉ; prolein có thế gĩ.ím từ
60% xuống 2õ%, glucid tâng từ 12% đến 50% trong khi đó lưựng lipid thay dối
không đáng kê. Hàm lưựng protein trong tế hào Dunaliclla vào khoảng 50 - {'>0%
CHƯƠNG 1. CHLORELLA, SCENEDESMUS VÀ DUNALIELLA
Kỉ
trọng HlỢng khơ đối vói những tê hào màu lục và 30% dối với những tơ bào màu
đỏ, giàu carotenoid sống trong mơi trUỜng ccì độ mặn cao (bang 7).
Gìucid chiếm 30 - 40% p khô tê bào. ớ D unnliella bardaivill cấc tế bào đả
sơng trong mói trường có độ mặn cao chứa khống 11% glucid.
Hàỉĩi lượng lipid của các tê bào DunalielUi có thế thay dổi từ 6% p khô ỏ các
tế bào phát triển trên mơi trường íl ir.ặn dên 1
Dunaliella salìna là lồi chứa p- caroteno cao nhất trong các lồi dược biêt đến:
hàm lượng carotenoid Lốiig số có thc đạt tới 1-1% 1’ khô. D u n a ỉid ỉa scilìna là vi
úìu dầu úèn dược khai thác làm nguồn p- rarotemí và glyccrol thương mại. Tuy
nhiên cần lưu Ý rằng sinh khối và hhm liMng p- caiT)t(ỉne của D. salina phụ
thuộc r ấ t nhiều vào điểu kiện bên ngìi. Các tế bào vĩ táo Dunalinlla chứa hàm
lượng ịỉ- carotcno và glycernl cực đại là nhủng t.ế bào phát trìến trong (ỉiổu kiện
stress nghía Jà trong mỏi trường có hàm híỢng mi cao trong khi đó san lươn”
tối Ưu L’ủa sinh khơi đạt được ở mơi tviínng có độ muối thấp liíín nhiều.
Bén Címh (ló KíỢng P' caroLene khá ctio cũng lĩược tìm thấy troniỊ DunalicUa
nnlina và D unaliella parưa, các lồi Dunalielỉa cịn chứa các vi ta min khác như
thiamine. pvridoxin, riblavin, íicid nĩeotinìc. biotin. Loeopherul.
Mặc dù đã có những bước tiên hị trong vi('K: đưn D unaliclỉa saiinn lh.rn
nguồn P- carolene thương mại, vẫn còn nhicu việc phãi làm dị lõi ưu hóa và cni
tiến q trìn h ni trồng tảo. tìm n h ữ n g phương J)háp t,hu hoạch có hiệu qun.
rỏ tiền hớn và ("ải tiến các phương pháp chiết rút, làm sạch vù õn định san
pham. Trong iướng lai, các phương J)háp cũng r.^hộ <Ị011 sẽ đũ(.H: ửiiịí I-Iụng tíê
'lâng cao năng su ấ t P- carotone
Phần nghiên cứu nuôi trồng tảo Chlorella, Scenedesmua và Dunaliella dã
"iỏi thiệu một p hần ỏ mục II (Scl lược lịch sử phát tricn).
1.3 . C ác m ôi trư ờ n g d in h d ư ỡng d ể n u ô i tả o C h lo re lla và
S cen e d e sm u s
Sau đâv là một sơ” mịi trường dinh dưtíng phó Liên đổ ni tao Chl(.ậrolln v;\
Scencdesmus.
M ôi trư ơ n g A rn o n
1,0 mg đương lượng/l Fe+i
4
C a+<
M
n
"
0,5
2,0 M g"
Cu"
0.02
22,s K+
20,0
■
o.or»
Zn*4
NO,
0.5
B
6.0
PO, *
2.0
■
Mo
0,001
SO,
V
0,005
1,0 C1
Chỉ định sủ dụng đê ni Seonedesmus. phí =
M ói trư ờ n g B e n e ce
Ca(NO,),
MgSO, .7H .0
0,5
0,1
g/1
-
K.HPO,
FeC),
0,2g/l
vệt
tng/1 (dưới dạng F«:
mg/1.
mg/1.
-
6,7
14
CƠNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
M ôi trư ờ n g V in ocu r - P a i z n e r - Thom son
M g**
40 mg đương lượng/l Fe*:i
0,4 mg/l{dưới dạng citrate)
37 K"
M n"
0,44 0,002 •
NO t
25 Cu'*
54
PO^
0,08 Zn~
s o 4- 20 Mo
0,02 Chi định dùng để nuôi đại trà Cblorella pH = 5,6
M ôi tr ư ờ n g C ra u s - T h o m a s
Ca"*
0,05 mg đương lượng/l Ỉ V ’
1,0 m g/](dưới dạng eitrate)
Mg*+
2,0 •
Mn ~
0,05 K
11*8 Cu" * 0,002 NO ;
9,9 Zn** 0,005 P O ;3
B
5,5 0,05 s o 22,0 Mo
0,001 C1 - 0,002 Chỉ định dùng để nuôi đại trà Seenedesmus pH : 7,0
M ôi trư ờ n g M o iza .
Ca’**
0,5-1,0 mg đương lượng/] FeCl,+ EDTA
37 mg/1
20 - *
Mg”
M n”
1-2 K
5,9 Cu**
1-2 •
NO,
50 ■
5-10 Zn‘<
27 B
PO.,3
5-10 20 SO,
Mo
1-2 0,04-0,07 Co
0,25-0,5 cr
Dùng để nuôi đại trà Chlorella, Scenedesmus yà Ankistrodesmus pH : 5,3
D u n g d ịch n g u yên t ố vi lượng v à v it a m i n d ù n g ch o tảo,
D u n g d ịc h A r n o n A 4
H3BO;f
’ 2,86 g/ì ZnS0_.7H20 0,222 g/1
MnCli.4H20 1,81 C uSO,. õh 1o 79,0
Dùng lm]/l môi trường dinh dưỡng thường.
D u n g d ịc h A r n o n Af
MoO.85%
17,6 mg/1 T ì O(C0O .0O O K )2.2H,O
73,7
mg/I
N H „N 03
20,0
(kết tủ a bởi NH,OH, ]nc và hòa tan trong
H 2SO, 0,1N) H ọSO, 0,1N:1,01
K O(S04)2.12H20 96,0
Cu (N0^) ỉ .6H20
49,4
N i S 0 ,6 H ,0
44,8
N a ỉW O v'2H..O
17,9
D ùng \m \l\ mơi trvỉững dinh Aương vYivìịng.
D u n g d ìch v i l a m ỉ n c ủ a P r o v a s o n
200 mg/1 Thimin
Thiamin
800 mg/1
Bíotin
0,4
Cholin-H^-íiíraU'
500
Vit. B„
0,65
ĩnosìton
1000
Acid folic
2,5
Putrexin
40
RiboAavm
Acid a amínobenzoic
100
5
Acid nicotinic
100
Piridosamin 2HC1
20
Acid orotic
260
P antotenate Ca
100
Dùng lml/) môi trường dinh dưỡng thường.
2
SPIRULINA
Spirulm a là một loại tảo dùng làm thực phẩm chủ yếu láu đời vâi con người.
Năm 1921, Bernal Diaz del Castíllo ghi lại rằng bích qui có tên là tecuilatl
đày đã được bán ở chọ Mexico. Các bích qui này đả được làm ra từ các loại tảo
Spirulina, được thu từ vùng nước cạnh hồ Texcoeo. Fra Toribo de Benavenic đã
đến thung lũng Mexico vào năm 1524, ba năm sau khi những ngưịi Aztecsbi
th ấ t bại, đã mơ tả thổ dân thu lượin các sợi tảo Spirulina bằng vải có lỗ mịn và
phơi khơ sinh khối màu lục ổ trên cát. Sau khi khô th àn h miếng dày như đồng
tiền thi tecuilatl được cắt ra thành từng phẩn đểu đặn. Toribo d« Benavenic ghi
lại rằng thố dàn ăn nhiều teculatl và trơng có vẻ trang nhã, hơn nữa sản phẩm
thu được thưdng mại hóa do "các thưdng nhân của nưđc đã coi như ừomage của
chúng ta".
Năm 1963 các nhà nghiên cứu viện Dầu mỏ Pháp đã quan tâm đến các báo
cáo về bánh tảo khô gọi là dihê được các thể dân của miền Kanem (Kanembu)
xung quanh hồ Chad ở Trung Phi dùng để ăn. Năm 1964 nhà thực vật học
ngưòi Bỉ J. Leonard tham gia trong những người Bỉ thám hiểm Sahara đã thây
có dihé trong các chợ của một số làng vùng Kanem. Dihê hồ nưóc kiếm được
xung quanh hồ Chad. Khi quan sát dưđi kính hiển vi, dihê gồm các sợi tảo
Spiruỉina pỉatensis.
Theo F urst năm 1978, Richmond A.F. 1986, người Kanem bu thưòng thu các
sợi tảo sau khi bị gió đẩy vào bờ hồ. Khôi tảo này được phụ nữ vớt bằng quả bầu
sau đã rải đều trên cát, ở những chỗ lõm trịn, tảo bị khơ vì nắng. Bể m ặt tảo leo
lại và đứdc tách ra thành các hình vng. Người Kanem bu thường ăn dihê vởi
nước sốt đặc, nóng bằng cà chua, ỏ Chilê người ta ản cùng vâi các gia vị khác
cùng vỏi thực phẩm ngũ cốc chính (kê). Khi người Kanem bu có th ịt hoặc cá thì
họ dùng dihê ít hơn. Trong các thời kỳ khan hiếm thực phẩm họ sử dụng phần
lớn protein từ dihê. Vì vậy dihê có thể xem như dạng ”cấp cứu" của thực phấm
giàu protein {Richmond 1966).
N hư vậy hai nhóm đân tộc bản địa đã ỏ cách nhau khoảng TO.OOOkm đã
phát hiện ra các đặc tính dinh dưỡng của Spirulma. Trỏ về Bi Leonard J. và
Comperé đã phân tích dihê và thây rằng nó có hàm lượng protein cao rõ rệt, tới
16
CỔNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LOÀI TẢO KINH TẾ
70% trọng lượng khị. Điềú đó đã làm cho Clcment G. và các cộng sự viện Dầu
mỏ Pháp (1967) củng như Durand Chastel (1980) nêu bật tầm quan trọng về sự
sinh trường S pirulina lúc trồng đại trà để sần xuất bố sung thực phẩm giàu
protein cho người. Fox R. (1986) cũng thấy nhu vậy.
2.1. H ìn h th á i p h â n ỉo ại tảo S p iru lin a
Spirulina là Tảo Lam hay còn gọi là Vi khuẩn Lam, dạng sợi, đa bào (Trần
Vãn Nhị et al. 1982). Dạng xoắn óc của sợi hoặtr các tao bào đoạn là dặc trưrtg
của chi và đuợc duy trì trong môi trường lỏng hoặc mỏi trUỜng nuôi trồng. Sự có
m ặt của khơng bào đầv khí trong tê bào cùng VỚI dạng xoẮn ôc của các sợi làm
thành những tấm thảm nổi.
Sợi tảo cỏ độ dài từ 50 - 500f.im và chiểu rộng từ 3 ■Sj.im. Sợi tảo không được
bao phủ bằng bao nhầy như thấv ở Tíio Lam nói chung. Điếu này giải thích sự
khơng bám ch ặ t của VI k h u ấ n hoặc CÍIC VI sinh v ậ t kháo với tê bào S p iru lin a .
Sự thay đơi về hình thái của chi tảo này đã làm cho việc phán loại khó khàn.
Tuy nhiên hai lu chủ yếu đã đUỢc mơ tả:
S pirulina p ỉa te n ú s đồng nghĩa VỚI nó là Spiru lìn a jenneri và Anhosphira
platensis.
Spirulina geitleri và một số đồng nghĩa là Spìrulỉna m axim a và Oscillatoria
platensừ ( Richmond A.F. 1986).
2.2. Đ ặc tín h s in h lý c ủ a S p iru lin a
Spirulina được tìm thấy trong đất, đầm lầy, nước sạch, nước mặn, nưác biển
và si nước nóng. Spirulina platensis và Spiruỉina tnaxim a phát triên m ạnh
mẽ trong các hồ ni có độ kiềm cao ở châu Phi và Mexico. Thực tế thì quần thể
Tảo Lam là một lồi và gồm có Spừulina trong các hồ nưóc kiểm, ở đó nồng độ
muối lên đến 30g/l. pH và tính dẫn điện của nưốc càng cao thì Uu th ế của
Spirulina càng lớn. Đó là trường hợp trong các hổ của thung lũng nứt rạn của
Đơng Phi, ỏ đó pH có thể đạt tới trị số gần 11 và sodium carbonate là phong
phú. Spiru lin a pỉatensỉs đã dược vót ra từ nưổc chứa S5 - 270g muối/1 và sinh
trưởng tối thích của tảo ỏ giũa 20g và 70g muối/l ( Richmond, 1986).
Vì vậy tính kiềm là cần thiết đối vâi sinh trưàng tối thích của Spirulina. pH
tơi thích là từ 8,3 - 10,3 và Tảo Lam có thể chịu đựng sự tàng pH, Nồng độ muối
cao trong môi trường thể hiện biộn pháp bảo vệ chống lại sự xâm nhiễm của các
lồi tảo khác. Socỉium bícarbonate (NaHCO:j) là Lhành phắn muối chủ yêu trong
môi trường sinh trUỞng của tảo Spirulinn ỏ nồng độ 0.2NÍ. Sodium v;\ potassiuiĩi
đểu cẩn thiết, sự sinh trướng tơi thích dạt được khi tỷ ]ộ lí/Níi 1Í1 thấp hơn 5.
Spirulina, cũng như da số các Tảo Lam khác, là loài quang Lự dưỡng bắt
buộc, nghĩa là nó khơng thể sinh trưởng trong tố! trên mơi trường chứa các hdp
chất carbon h ữ u cơ. s ả n phẩm quang hợp đồng hóa chủ yếu của s p ừ u l in a là
glycogen. Spirulina cố định và khứ N khí quyển thơng qua phản ứng do en/.yme
nitrogenase xúc tác.
Spirulina sinh trưởng tôi ưu giữa 35 và 37°c dưới điểu kiện phịng thí
nghiệm. Ở ngồi trời có lẽ nhiệt độ tăng tới 39“C trong vài giị khơng làm lổn
CHƯƠNG 2. SPIRƯLINA
17
hại đến tảo và khả năng quang hợp của nó. Những giịng tảo Spirulina ưa nhiệt
và chịu nhiệt có the nuỏi trồng ỏ nhiệt độ 35 - 40“C.
Dặc điểm đó có lợi là thải loại vị k h n ưa nhiệt Irung bình tạp nhiễm.
Nhiệt độ tơi thấp đối với sinh trưởng của Spirulina là khoảng 15“C vào ban
ngày. Ban đêm Spirulina có thể chịu nhiệt dộ tưdng đơì lhâ’p (Richmond 1986).
Tính chịu đựng của Spirulina đối với tủ ngoại có vẻ khá cao.
Các nhà khoa học Việt Nam (Nguyễn Hữu Thưóc, Ngun Tiến Cư, Đặng
Đình Kim, 1994; Đặng Hoàng Phuớc Hiển, 1978) cũng đã tiến hành nghiên cứu
tảo Spirulina trong điều kiện ánh sáng nhán tạo ở các chậu thủy tinh ni
trong mơi trường Zarouk có m ật độ ban đầu 0,09, 0,12, 0,26 và 0,38g/l (tính
bằng tảo khị/1) nguồn sáng là dèn có độ chiếu sáng 20.000 lux, nhiệt độ là 3V’C.
o mật, dộ cao (0,38g/l) tảo vẫn snih trương nhanh và lượng chứa protein trong
táo cũng cao (67,1% so với m ật độ 0,09 là 53.17%). Thực nghiệm tao Spưulina
ngồi ánh sảng tự nhiên có cường độ CÍÌO của m ùa hè ở m ật độ khác nhau từ
0,64 đến 3,48g/l thì tháy ở m ật độ 0,8]-l,85g/l tảo sinh trương nhanh nhát, ở
m ật độ 3,48g/l tảo bị chết nhiều. 0 m ật độ l,85g/l protein là 66.19% trong khi
dó tầo ỏ một dộ 3,48g/J protein là 56,44%. Kết quả này phù hợp đicu kiện nuôi
tao không khuấy sục ỏ một số tác giã nước ngồi. Các tác giả trịn (Nguyễn Hữu
Thước...) cùng đã tiến hành nghiên củu mơi trưịng ni cấy. Spirulina có thê
ph á t triển trên môi trường Zarouk và NA(,. Đây là các mơi trường dùng hóa chất
tinh khiết. Các tác giá đã cải tiến t,hay các hóa chất bàng phân hóa học
(NaHCO, cơng nghiệp, các loại phân NaNO. 1, supper phosphate,
termophosphate, potassium chloride, F e S 0 47H20 công nghiệp. Tuy kết quả về
sản lượng có thấp hơn trong mơi trưịng Zarouk (90%) nhưng hàm lượng protein
thì tốt hơn (57,4% so vớỉ 52,2%) (Đặng Hoàng Phuốc Hiển et ai., 1994)
Năm 1982, Đặng Hoàng Phưổc Hiển và Nguyễn Hữu Thước lại tiến hành
nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng sắt của tao Spiruliỉia. Thông thường khi sủ
dụng chất tạo chelat, điển hình là EDTA vào ni tảo, hàm lượng s ắt trong môi
trường dinh dưỡng cũng như khả nãng tảo sử dụng những nguyên tô vi lượng
khác tăng lên một cách đáng kể. Tuy nhiên tác dụng của EDTA phụ thuộc vào
lượng sắt có trong mơi trưịng dinh dưỡng. Khi thiếu Fe thì việc thêin EDTA
<40-100mg/l) vào mơi trường ni cũng kìm hãm tốc độ phát triển của tảo. Khi
hàm lượng sắt trong mơi trường bình thường (3 - 5mg/l) việc bổ sung vào mòi
trường 30-40mg/l EDTA sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng của Bắt. Cùng vổi việc
cải tiến và hồn thiện mơi trường ni trồng tảo Spirulina trê n diện tích lỏn các
tác giã đã xem xét tác động của Fe đến tốc độ phát triển và phẩm chất của tảo,
tìm những dạng Fe thích hdp rẻ tiền. Xác định vùng nồng độ tối ưu trong nuôi
trồng và vấn đề kỹ th u ậ t bổ sung Fe trong nuôi trồng liên tục. Cấc tác giả cũng
đã di đến kết luận rằng Fe là nguyên tố cần thiết và không the thay th ế được
trong nuôi trồng tảo Spirulina mà còn ảnh hưởng đáng kê đến phúm chất cúa
chúng. Fe chelat đang là dạng Fe Ihíeh hợp đê ni tảo Spirulina. Tuy nhiên, có
thể thay t h ế nó bằng Fe ở các dạng FíỉSO, hoặc Feọ(SO,):! mà vẫn đảm bao tốc
dộ ph á t trien và phẩĩĩ) chất của tảo cũng khơng ihav đơi. Tảo Spirulina có thc
ph á t triển bình thường ỏ giới h ạ n nồng độ Fe khá rộng từ 0,56 - 56mg/l. Kỹ
th u ậ t bổ sung Fe dần dần từng ngày một, đã cho kêt quá tốt hơn cách cho toàn
18
CƠNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LỒI TẢO KINH TẾ
bộ lượng Fe cần thiết khi bắt đầu nuôi trồng cũng nhu trong suốt đợt nuôi
trồng.
Những nghiên cứu này là co sở sinh lý cho việc nuôi trồng qui mô rộng sau
này,
2.3. Đ ặc tín h s in h h ó a c ủ a tả o S p iru lin a
Nhiều phân tích được tiến h ành d viện Dầu mỏ Pháp cũng như ở Italia, Nhật
Bản, Mexico trên các mẫu Spirulina sinh trưởng trong điểu kiện phịng thí
nghiệm hoặc thu thập trong môi trường tự nhiên đã khăng định những tài liệu
của nhũng n h à khảo cứu người Bỉ: 65% là protein (hơn nhiều so với Đậu nành).
19% là glucid, 6% là sắc tô", 4% là lipid. 3% là sợi, 3% là tro. Thành phần dưới
đây của bột tảo spiru lin a sản xuất ở Thái lan do công ty Tảo Xiêm công bố nảm
1985 là: độ ẩm 4-6%, protein thô 55-70%. lipid thô 5-7%, sọi thô 5-7%, tro 3-6%,
dịch chiết N tự do 15-20%, phycocyanin 16-20%, chlorophyll 800-2000^ig%.
carotenoid 200-400mg%, provitamin A 110'200mg%, vit.B! 3-4mg%, v\t.B2 2,5
3,5mg%, vit.Btì 0,5-0,7mg%, vit.Bi;ỉ 0,15-0,25mg%, vit.E 2,5-3,8mg%. aciđ
pantothenic 0,5-0.8mg%, aeid nicotinic 9-12mg%, isosilol 80-100mg%, acid folic
4-5|ig%, K 1000-1400mg%, Na 450-500mg%, Ca 100-400mg%, p 300-700mg%,
Mg 100-200mg%, Fe 30-50mg%.
Sinh khôi Spirulma chứa lượng thiamine nhiều hơn gấp 3 lần và lượng
caroten nhiều gấp 2 lần so với Scenedesmus (Olguín F. J. 1986).
Bột Spirulina làm m ất nước chứa 55-70% protn thơ. Để so sánh hàm lượng
protein của trứng khơ tồn phần là 47%, của nấm men bánh mỳ là 45%, bột
Đậu nàn h khô 37%, sữa bột 36%, lạc khô 27%, th ịt gà 20-24%, thịt bị 18-21%,
cá 15-22%, trủng tươi tồn phần 14,8% và sữa bị tươi 39%.
Các protein có th à n h phần acid amin cân bẳng: lượng chứa của methionine,
tryptophàn, và acid amin khác là tương tự nếu như khơng phải là cao hơn các
acid amin đã có ở trong casein. Thành phần acíđ amin sau đây (g/lOOg) của bột
Spirulina được sản xuất do công ty Tảo Xiêm ở Thailand công bỏ’ năm 1985 là:
lysine 2,6 - 3,3; phenylalanine 2,5 - 3,3; tvrosine 2,6 - 3,3; leucine 5,9 - 6,5;
methionine 1,3 - 2,0; acid glutamic 7,3 - 9,5: acíd aspartic 5.2 ■6,0; trvptophan
1,0 - 1,6; cvstine o.õ - 0,7. Acid linoleic và acid linolenic cũng có m ặt tói Ig/lOOg
chất khô. Hàm lượng cholesterol là 32,5mg/100g. lOg bột sp irulina nghĩa là 1
thìa xúp chỉ chửa l,3mg cholesterol và 36kcal trong khi 1 lượng như vậy của
protein từ trứrtg chứa 300mg cholestcrol và 80kcal. Điểu này giải thích tại sao
bột Spirulina được dùng bổ sung thức ăn cùng vói protn và đồng thời nó kiềm
chè' trọng lượng q mức. Theo nguổn tài liệu của N hật Bản liều lượng trung
bình được chi định từ 2 - 5,8g trong 24h và dùng sau 1 ngày.
Spirulína chứa 4% là acid nucleic, cao hơn hãm lượng trung bình ở thực vật
bậc cao (1 - 2%), nhưng thấp hơn so với tảo rá nhân (5 - 6%) và thấp hdn nhiều
so với nấm men (10%) mà thường dùng trong san xuất protein đơn bào.
Thành t ế bào Spirulina ít cellulose so vđi Tảo Lục có nhân (Chlorella,
Scenedesmus) vì vậy Spirulina dễ tiêu hóa. Cường độ đồng hóa của protein của
Spirulina r ấ t cao: sau lSh hơn 58% protein tiêu hóa và tỉồng hóa.
1V1
CHƯƠNG 2. SIMKUUNA
Thức fm trong đó Spirulina cun^ cáp tỏi
|>i'oit‘in cho mội cíũ lồi (.lộnịỉ
v ậ t cỉã t ạ o r n tốc đ ộ s i n h t r ư ơ n g g i ô n g n h ư (1ÙI1£ t h ứ c á n l iõu c l m a i i . 0 t r ui i ị ĩ
tâm bỏ sữa Nhí)(. Ban, cát' thí nghiệm (ỉã dưọc liên hành trơn 80 con chuôi
mang thai. N hũng con chuộl này cung cáp thúc ;ìII chứa 5.8 - 23% lii hột
Spirulina cho thấy không cú hiệu quà xấu đốn bàn thai, không làm lnỏn đạns
t h a i VÀ h o ạ t l í n h s i n h h ọ c k h ơ n g hj íinli liUỏng ( t r o n g s á c h " l . ĩ r u i v i n a I:iíi
Spirulina rúa Việl Nam ”do xí nghiệp được [íhiìm sơ j!4 thành phơ Hồ Chí Minh
xYt bán). Những nghiên.cửu nhiíài thơ’ hộ chuột đà chúiiịí tị rằng ktníí rá
hiệu í|Uii dị t.huong víì Lính bị*nh ]ý ỏ tỉộntí v;'_it ăn c;K' Lhứr iìn I1ÙV (Olguin I'. '1
)Í)SG). Niim 1978. Nguyễn Hủu Thưỏc. N^uyon Tiên í 'lí- Dạng ỉ)ình Kim. IKm'4
Hồn tỉ Plníik' Hiền cùng dà r:ơiii» bá kứt qu;i cu;) ỈIIÌÌ])) vồ J,ri;ì trị
đưcSr.Ị: cl;.'ì
s p in iíin a platcnsia: hàm lượng pro ìn n cua
spirulm a t.hu tkiụ;' lu' 50 - 7(1:'..
chứii dú các loại acuỉ amin cẩn ihiét. rác vũamin như í ’. H,. lí . Ii,. H|
amylasn. prot.oiisp, chất kích thích sinh trơcinK và nliiồu nguy<':n
V1 KíỌiiịỉ- Cikli)f piá Spn-ulina V('(i lượng 1 - li'ÌM vào kli;ui p íì: I[1
thức ùn của gà Sexsakmk (trại íỉà cá u ỉ)uần í.là Xơi). Kơt qu;i chu tbãy Sít II 'J
tiịỊÌiy àn t:io ho .^nng màu sắc lịng (ló Lrứnịĩ
vTi rệt. lịn^r t!í) qnh (lặc. mùi
vị thịm hơn. |)hân tích hrim liítinịí (iiivoliMU' lừ 1,1- 2.Í' Irĩ11. vi!. A Ià n '1 lừ l.r> 2.í> lổn. C;’ic Lác gin cũng dã cho vịt 1'sie Kinh (ỉỉfi - 60 ngày Liiũi) àn bõ sim^ láu
vf)i litợng 0.6% trong khau phán ăn. S;iu 24 ngày thí nghìộin trọng lưọng vịt thi
nghiệm hơn (lỏi chứng 241g, lỏng mượt, hrin và ũíc độ mọc lõng nhiếu hrin. J)ƠI
với cá thì các )o;'ii cá kinh tế như cá Trịi. Mỏ trắng. Trám (() đều thích an láo.
Cá bột điíúr ăn ho sung tảo thì đụi tý ]ộ sơng rau. Cụ tho I1! cá bột hươníí V(ii
mật. (.!<■> cìà.v fíấp (> - 8 )an ngồi ao li-ons nêu thíít' án cu;i rú ctiKir hị sung Ún
Spirulinn. Cá hường ngồi no đưíic bu
t-iio lỏn rát. nhanh.
ìiì ngn 1>Õ
sung cho cá vì lượng chứa chái đinh đưìing cao. có tííc: dộng kicli lỉìích sinh
L)-ưỏng can. khơng làm dục nước, mơ r;i kliá iiilnịí i(dnfí cá trong diện tícli họp.
mật. dộ cao de giám diện tícl) ao lídng. nùn*’ spirulina làm nguồn thửr ăn rlio
Artemiiỉ cìiiiR ró kơt qiiiì. DƠI vỏi lĩliuột \'à ngưịi. Sj)iruli]i;ỉ liơ SIU1<: v;:i) khâu
phím th ú r ìi:i của rhuột (khoiíng
clniộl tăii^ trọnịỉ nliíìiiiì. tý iộ ;i(‘n iiói': X
Lr
Spirulina thì cân bàng N vãn giữ dược hình thường khơng pâv rối loạn liơu hó:i
mặc đù mỗi ngiíời ăn 3ũg tảo khơAigàv.
Kết quiì nghiên cúu này năm 1980. Nguyền I [ữu Thuớí’ va ctv cũng ctã c:Ơ!iịĩ
hơ’ kố l (]i c ù a m ì n h t r o n g h;io c á o ('i v i ệ n H i m l ã m Khoíi h ọ c I ĩ ưl a fỉ a i ‘ic.
Nhữnịí náni Rần đây người tn dã di sã 11 vàn viỌc- I.ighk‘ 11 cứu một rf;‘i c:liá( có
hoiìt Lính sinh học ơ tảo Spirulinii v;'ỉ ứng dụng của chúng. Dậng Dinh Kim
(199.3) cho biết ràng, gần đáy việc phái hiộn và đưn vào sứ dụng một. *() ('hâL có
hoếỊt, tính sinh học ở Spiruliỉin íỉ;ì góp ph/in kliơng hIiỏ tliúc ílay (ỊU.1 trinh
nghiơn cứu. *:m xuất oũnị’ nhií ứng (lụng cỏ hiện (ỊUíi sinh khỏi t.íio n;ìv. M(')t
I r o u g n h u n g r h r ú có h o ạ t t í n h s i n h ỈÌỌC );1 loại .s;‘ír- lơ màu lam cố vai trò quan ironự ironịỊ (Ịiianịĩ hợp cua Tao l.iim. 0
Spirulina. phycobiliproLein rlúơm usi Lỉl) - •JÍÍ"|'. tơiìíí lữựiiR prot-L-in lố bào gồm
hai sfíc t-ỏ’ là C-pliycocyainn vù aUophycocyanin (Hou^iha s. ct ;il. 1980: f)ãn^
Dìnli Kim. 1991). Phymbiliprotein tậr) irimtỊ L)-ung (•() quan lữ ”()i 1;'|
20
CÕNG NGHỆ SINH HỌC MỘT s ố LOÀI TẢO KỈNH TẾ
phycobilisome. Hãng Daimppon Chemical and lnk Co. (Nhật Hán) đầu tư một
sỏ cơ sờ sản x u ấ t dại trà S p iru lin a lớn (18 000 n r) lại Thái lan. chủ ycu ttc khai
thán nguyên liệu cho ché phấm "Linablue A". Chỏ phẩm này riiứa 'ỈO^ÍI
phvcocyanin và được dùng như một chất màu thực phẩm quí có nguồn gốc tự
nhiên. Thị trường hiện tại trẽn th ế giổi là 10 tấn chẽ phẩm /năm với fiiá bán 170
USD/ kg, trong khi đó nhu rầu là 200 tíín/ năm (Gudin c, et al,. 1989). Theo các
chuynn gìii của hãng Cyanotech (Mỹ) thi hãng này dã ăáti xuất phycobiliprotcm
từ Spirulm a nhiều nám nay và đã bán dược 40000 USD chế phẩm (Rcport ()f
Cyanotech Inc. 1985).
Ung dụng quan trọng của sổc tố lam này là ỏ chỗ người ta áủ dụng tinh chất
huỳnh quang của nó đc đánh dấu nác kháng thế đdn dịng trong việc chan đốn
và phát hiện một sô bệnh (Callegari J .] \, 1989).
N h ằ m mục đích trịn, h ã n g Sigma (Mỹ) b án phycocyanin và allophycocyanin
Linh khiêt tách từ Spirulina VỚI gìn gần KÌ0 USD/ mg (Sigma cheiìiic S.A.K.I.
1990).
Diếu cần nêu thêm ìã. người ta đã phát hiện phycobiliprotein nhu một tác
nhân chống ung thư ỏ chuột (Igima, 1982). Vấn đé này hiện dang được các nhà
khoa học qunn Lâm thí nghiệm ở các đỏi tượng khác.
Một nhóm các chất có hoạt tính sinh học khác quan trọng ỏ táo Spiruhna ìá
các' carotonoid. Tổng lượng các chất, này ỏ SpiruHna lii (),^ỉ- 0 , trọng Iưỏng khỏ
(Tornabene
et al., 1985). người ta cũng dã tiên hành (tánh giá riiát lưdng
các carotenoid ỏ táo khô (Miki N.K, et. al., 1986) và d tíio tươi (Paolctti c .e t al.,
1971). Tiío Spirulỉna platensis đang đUỢc nuôi Lrồng dại trà à Việl Nam có tỏi
10 cnrotpnoid khác nhau: osciỉlaxanthin, rpoxy-P-caroton, myxoxanthophyll,
zeaxantin, P-caroten, cismỵxoxanthophyll, P‘('ryptoxantin, echinenone và
hydroxv- echinenone. Trong đó đáng lưu ỷ ]à myxoxanthophyll, zeaxantin, Pcaroten, echinencme là nhóm carotcnoicỉ đặc trUng cho ca n g ành Tảo Lam
(Đặng Đình Kim, 1991).
Một nhóm các nhà khoa học ở trường Bại liọc Hawar6 (Mỹ) nhận thấy chê
phẩm "phycoten" về bản chất là tập hợp các earotenoiđ và chlorophyll a chiét từ
táo S p iru lin a có tác d ụng r ấ t tơt đối VĨI hộ th ơng miỗn dịch cơ thổ người trong
chốriíí bệnh ung Lhư (tài liệu Growth. ingibition and destruction of ora! cancer
cells by extracts uf Spivulina, 1989).
ỏ táo Spirulina có 4 nhỏm aevlipiđ chính là MGDG, DGDG. PCĨ và SQDC
(Nichols B.. 1973; Dubacq J.p^0 986) trong (tó. 2 nhóm MGDG và DGDG chúa
phán lớn ncid 7 -linolonic (acicỉ 6.9.12 - ontađocat.rioncic). Aoid héo này chiếm tỏi
20 - *J5% tông lượng acid béo trong o và co vai t.rị l ất q uan trọng (.rong trao
đôi chất theo sơ đồ sau đây:
Acìd C 1S:.-1 —1• Y c ,s .! —►Dihomo-GLA —> Prostaglandin E,
Pvoslaglandin E, giúp q trình diếu hịa hut áp, điều hịa các t[ tiình
tống hạp cholesterol, q t-rình viôm nhiỗm và phân chia tế hào (Richmorcd
A.F .1988).
Mới đây một. nhóm các n h à k ho a học Mỹ (Gust,afson K. e l al., \ 989) dà chửng
minh nhóm acylipid SQDG chiết từ tảo Lyngbya lagerheinìiỉ và Phorm idium
