khảo sát ảnh hưởng của nguồn đạm và nồng độ đạm lên khả năng tăng sinh và tổng hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC







LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC


KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA NGUỒN ĐẠM VÀ NỒNG
ĐỘ ĐẠM LÊN KHẢ NĂNG TĂNG SINH VÀ TỔNG HỢP
𝜷-CAROTENE Ở TẢO Spirulina sp.


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
PGS.TS. NGUYỄN HỮU HIỆP BÙI NGỌC DUYÊN
MSSV: 3092391
LỚP: CNSH TT K35

Cần Thơ, 12/2013
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


PHẦN KÝ DUYỆT

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN




PGs. Ts. Nguyễn Hữu Hiệp Bùi Ngọc Duyên



DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


LỜI CẢM TẠ
Trong thời gian thực hiện Luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ và động

viên rất quý báu từ Thầy Cô, bạn bè và gia đình để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của
mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGs. Ts. Nguyễn Hữu Hiệp đã tận tình hướng
dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và cho tôi những lời khuyên quý giá để giải quyết những
vấn đề phát sinh trong lúc làm thí nghiệm cũng như lúc viết luận văn.
Chân thành cám ơn các chị phụ trách phòng thí nghiệm cũng như tất cả các bạn và
các anh chị đang thực hiện đề tài trong phòng thí nghiệm Vi Sinh Vật và các bạn lớp
Công Nghệ Sinh học Tiên tiến khóa 35 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Xin kính chúc quý Thầy cô, ba mẹ, các anh chị dồi dào sức khỏe và chúc các bạn
lớp Công nghệ Sinh học Tiên Tiến khóa 35 báo cáo luận văn thành công tốt đẹp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 12 tháng 12 năm 2013

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học



TÓM LƢỢC
Spirulina sp. là tảo đa bào, dạng sợi. Loài vi tảo này chứa hàm lượng cao các chất
dinh dưỡng như protein, lipid, carbohydrate, vitamin và các sắc tố như β-carotene…
Chính vì chứa một hàm lượng dinh dưỡng cao nên việc đẩy mạnh nuôi trồng loài vi tảo
này đang được chú trọng. Nitơ là một trong số các tác nhân ảnh hưởng đến sự gia tăng
sinh khối và tích lũy các sắc tố như β-carotene ở Spirulina sp
Qua quá trình khảo sát các nguồn đạm khác nhau cho thấy Urea là nguồn đạm tối
ưu cho sự phát triển sinh khối và tích lũy β-carotene ở tảo Spirulina sp. trong số các
nguồn đạm được khảo sát. Nồng độ thích hợp và hiệu quả cao nhất là 0,05 g/l N để đạt
được sinh khối là 0,183g/50ml và hàm lượng carotenoid là 2,182μg/ml.

Từ khóa: β-carotene, sinh khối, Spirulina sp., urea


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


MỤC LỤC

PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ
TÓM LƢỢC i
MỤC LỤC ii
DANH SÁCH BẢNG iii
DANH SÁCH HÌNH iv
CÁC TỪ VIẾT TẮT iv
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu đề tài 2
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1. Giới thiệu về vi tảo 3
2.2. Giới thiệu về tảo Spirulina sp. 4
2.2.1. Lịch sử phát hiện 4
2.2.3. Đặc điểm sinh học của Spirulina sp. 6
2.2.4. Đặc điểm sinh hóa 7
2.3. Giới thiệu về β-carotene 9
2.3.1. Cấu tạo của β-carotene 9
2.3.2. Chức năng của β-carotene 10
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tăng sinh và tích lũy β-carotene ở tảo Spirulina sp. . 12

2.4.1. Ảnh hưởng của ánh sáng 12
2.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 13
2.4.3. Ảnh hưởng của độ pH 13
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học ii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


2.4.4. Ảnh hưởng của nitrogen 13
2.4.5. Ảnh hưởng của độ sục khí 14
2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 14
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 14
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 15
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16
3.1. Phương tiện nghiên cứu 16
3.1.1. Thời gian và địa điểm 16
3.1.2. Nguyên liệu 16
3.1.3. Thiết bị 16
3.2. Phương pháp nghiên cứu 17
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau lên khả năng tăng sinh và tích lũy
β-carotene ở tảo Spirulina sp. 18
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của các nồng độ đạm khác nhau lên khả năng tăng sinh và tích
lũy β-carotene ở tảo Spirulina sp. 19
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22
4.1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau lên khả năng tăng sinh và tích
lũy β-carotene ở tảo Spirulina sp. 22
4.2. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau lên khả năng tăng sinh và tích lũy β-carotene
ở tảo Spirulina sp. 27
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 34
5.1. Kết luận 34

5.2 Kiến nghị 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
PHỤ LỤC

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học iii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Phân tích thành phần của Spirulina sp. 9
Bảng 2. Thành phần đa lượng trong môi trường Zarrouk (g/l) 17
Bảng 3. Dung dịch vi lượng A5 trong môi trương Zarrouk (g/l) 17
Bảng 4. Dung dịch vi lượng B6 trong môi trường Zarrouk (g/l) 17
Bảng 5. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến sự phát triển sinh khối ở tảo
Spirulina sp. (g/50ml) 22
Bảng 6. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến sự phát triển sinh khối ở tảo
Spirulina sp. (μg/ml). 22
Bảng 7. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau lên sự phát triển sinh khối ở tảo
Spirulina sp. 28
Bảng 8. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau lên sự tích lũy β-carotene ở tảo
Spirulina sp 28

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học iv Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Vi tảo Spirulina sp. chụp dưới kính hiển vi ở E40 5

Hình 3. Vi tảo Spirulina sp. được lọc bằng giấy lọc Whatman No.1 20
Hình 3. Quy trình xác định hàm lượng carotenoid trong tảo bằng phương pháp quang phổ
21
Hình 4. Vi tảo Spirulina sp. sau 2 ngày nuôi với 4 nguồn đạm khác nhau 24
Hình 5. Tảo Spirulina sp. quan sát dưới kính hiển vi ở ngày thứ 5 ở vật kính E40 25
Hình 6. Hình 6. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau lên sinh khối và hàm lượng
β-carotene trong vi tảo Spirulina sp. ở ngày 7 26
Hình 7. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến sinh khối tảo Spirulina sp. 27
Hình 8. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến hàm lượng carotenoid của
Spirulina sp. qua các ngày 27
Hình 9. Vi tảo Spirulina sp. ở các nồng độ Urea khác nhau ở ngày 0 28
Hình 10. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau đến khối lượng tảo qua các ngày
31
Hình 11. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau đến hàm lượng carotenoid qua các
ngày 31
Hình 12. Vi tảo Spirulina sp. qua 11 ngày nuôi với các nồng độ Urea khác nhau 32
Hình 13. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau lên sinh khối và hàm lượng
β-carotene trong vi tảo Spirulina sp. ở ngày 9 33

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học v Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Vi tảo Spirulina sp. chụp dưới kính hiển vi ở E40 5
Hình 3. Vi tảo Spirulina sp. được lọc bằng giấy lọc Whatman No.1 19
Hình 3. Quy trình xác định hàm lượng carotenoid trong tảo bằng phương pháp quang phổ
20
Hình 4. Vi tảo Spirulina sp. sau 2 ngày nuôi với 4 nguồn đạm khác nhau 23

Hình 5. Tảo Spirulina sp. quan sát dưới kính hiển vi ở ngày thứ 5 ở vật kính E40 24
Hình 6. Hình 6. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau lên sinh khối và hàm lượng
β-carotene trong vi tảo Spirulina sp. ở ngày 7 25
Hình 7. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến sinh khối tảo Spirulina sp. 26
Hình 8. Ảnh hưởng của các nguồn đạm khác nhau đến hàm lượng carotenoid của
Spirulina sp. qua các ngày 26
Hình 9. Vi tảo Spirulina sp. ở các nồng độ Urea khác nhau ở ngày 0 27
Hình 10. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau đến khối lượng tảo qua các ngày
30
Hình 11. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau đến hàm lượng carotenoid qua các
ngày 30
Hình 12. Vi tảo Spirulina sp. qua 11 ngày nuôi với các nồng độ Urea khác nhau 31
Hình 13. Ảnh hưởng của các nồng độ Urea khác nhau lên sinh khối và hàm lượng
β-carotene trong vi tảo Spirulina sp. ở ngày 9 32


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học vi Viện NC&PT Công nghệ Sinh học



CÁC TỪ VIẾT TẮT

ATP Adenosine triphosphate
BCO 𝛽-carotene-15,15’-oxygenase
GTS-m glutathione S-transferase m
NT Nghiệm thức
N Nitơ
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 1 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Thiếu hụt dinh dưỡng là một vấn đề được chú trọng ở một quốc gia đang phát triển
như Việt Nam. Việc bổ sung các thành phần dinh dưỡng thiết yếu và các vitamin rất cần
thiết cho sự phát triển toàn diện của cơ thể. Trong đó, việc thiếu hụt vitamin A đang là
vấn đề được nhiều người quan tâm. Theo kết quả khảo sát tình trạng dinh dưỡng mới đây
của Viện Dinh Dưỡng Quốc Gia phối hợp cùng Hội Dinh Dưỡng Việt Nam và Viện
Friesland Campina cho thấy, có hơn 50% trẻ em Việt Nam thiếu hụt các vi chất như
vitamin A, B1, C, D và sát trong khẩu phần ăn hàng ngày. Thiếu vitamin A sẽ gây khô da
ở màng tiếp hợp, giác mạc, nặng hơn sẽ làm thủng giác mạc và dẫn đến mù lòa. Nó còn
gây sừng hóa nang lông, bề mặt da thường nổi gai, làm giảm tốc độ tăng trưởng và sức đề
kháng của cơ thể với bệnh tật. Do đó, việc tìm ra nguồn cung cấp vitamin A là rất cần
thiết. ( />tre-em-viet-nam-hien-nay.html)
β-carotene là một trong 600 carotenoid có trong tự nhiên và là tiền chất của vitamin
A. β-carotene có màu vàng, cam và hơi pha đỏ. Như đã nói ở trên, β-carotene sẽ được
chuyển hóa thành vitamin A để tăng cường hệ miễn dịch, thị giác và giảm thiểu tác động
của một số bệnh như bệnh tim, suy giảm miễn dịch và một số loại ung thư. Bên cạnh đó,
β-carotene cũng là một trong nhóm chất chống oxy hóa mạnh, bên cạch các chất như 𝛼-
carotene, lycopene, zeaxanthin và lutein. Chính vì thế, β-carotene còn có vai trò bảo vệ tế
bào, làm chậm quá trình lão hóa và ngăn ngừa ung thư.
( />khoe.htm)
Tảo Spirulina sp. được coi là một loại thực phẩm chức năng (functional food) được
nhiều nước, nhất là những nước công nghiệp phát triển đưa vào nuôi trồng với quy mô
công nghiệp và sử dụng rộng rãi dưới nhiều dạng chế phẩm khác nhau, đứng đầu là các
nước Mehico, Mỹ, Nhật, Đài Loan. Tảo Spirulina sp. chứa hàm lượng dinh dưỡng cao,
đặc biệt là β-carotene, cao gấp 10 lần so với cà rốt. Vì có nhiều giá trị dinh dưỡng và

thương mại nên việc chiết suất β-carotene từ tảo Spirulina sp. đang được đẩy mạnh. Việc
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 2 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy để thu được hàm lượng β-carotene cao cần được chú
trọng để đem lại hiệu quả kinh tế cao. Xuất phát từ yêu cầu trên, đề tài “Khảo sát sự ảnh
hưởng của nguồn đạm và nồng độ đạm lên khả năng tăng sinh và tổng hợp β-carotene ở
tảo Spirulina sp.” được thực hiện nhằm nâng cao hàm lượng β-carotene thu được từ quá
trình nuôi cấy.
1.2. Mục tiêu đề tài
Xác định nguồn đạm và nồng độ đạm phù hợp cho quá trình nuôi cấy tảo Spirulina
sp. để thu được hàm lượng β-carotene và sinh khối cao nhất.

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 3 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Giới thiệu về vi tảo
Tảo nói chung và vi tảo nói riêng có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên và đời
sống nhân loại. Một số tác giả Hoa Kỳ cho rằng hàng năm tảo có thể tổng hợp từ đại
dương 70-280 tỷ tấn chất hữu cơ (Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006). Trong
môi trường nước ngọt, tảo góp phần bảo vệ môi trường nuôi thủy sản bằng cách tiêu thụ
bớt lượng muối khoáng dư thừa. Nhiều tảo biển còn khai thác để sản xuất thạch (agar),
alginate, sản phẩm giàu iod, Nhiều tảo đơn bào được nuôi trồng công nghiệp để tạo ra
những nguồn thức ăn cho ngành nuôi tôm hay thực phẩm hỗ trợ giàu protein, vitamin và

vi khoáng dùng cho người. Một số vi tảo được dùng để sản xuất carotenoid, astaxanthin,
các acid béo không bão hòa (Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Vi tảo (Microalgae) là tất cả các tảo (algae) kích thước hiển vi có chứa sắc tố
quang hợp. Vi tảo chiếm khoảng 2/3 trong tổng số khoảng 50000 loài tảo trên thế giới. Vi
tảo phân bố rộng rãi khắp nơi trên thế giới, cả ở những vùng núi cao và dưới đáy biển.
Tảo phù du (Phytoplankton) là nhóm tảo sống ở lớp nước phía trên, còn Tảo đáy
(Phytobentos) lại thích nghi tốt dưới đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay thành tàu
thuyền. Địa y là dạng tảo cộng sinh với nấm, cũng phân bố rất rộng rãi với khoảng 20000
loài thuộc 400 chi khác nhau (Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Hoài Hà, 2006).
Năm 1969, Whitake xếp toàn bộ tảo thuộc giới Nguyên sinh trong hệ thống
phân loại 5 giới. Sau đó, Woese đề xuất việc phân chia sinh giới thành 3 lĩnh giới
(Domain) và hệ thống phân loại 6 giới, nhưng toàn bộ tảo vẫn được xếp trong giới
Nguyên sinh. Thời gian gần đây, còn có hệ thống phân loại chia lĩnh giới Sinh vật nhân
thật (Eukarya hay Eukaryotic Kingdoms) ra thành 6 giới (Raven và Johnson, 2001), trong
đó tảo lục được xếp vào giới thực vật (Plantae).


Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 4 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Vi tảo thường thuộc 2 bộ chính:
- Bộ Volvocales: gồm các vi tảo có lông roi, đơn bào hay thành nhóm, có dạng phân
cắt bắc cầu (Desmoschisis).
- Bộ Chlorococcales: gồm các vi tảo không có tiêm mao, đơn bào hay thành nhóm,
có dạng phân cắt tách rời (Eleutheroschisis).
Vi tảo chủ yếu thuộc các ngành sau:
- Ngành Tảo lục (Chlorophyta): các chi Closterium, Coelastrum, Dyctyosphaerium,
Scenedesmus, Pediastrum, Staurastrum, Dunaliella, Chlamydomonas, Haematococcus,

Tetraselmis, Chlorella,
- Ngành Tảo lông roi lệch (Heterokontophyta): các chi Melosira, Asterionella,
Cymatopleurra, Somphonema, Fragilaria, Stephanodiscus, Navicula, Malomonas,
Dinobryon, Peridinium, Isochrysis, Chaetoceros, Phaeodactylum, Skeletonema,
Nitzschia,
- Ngành Tảo mắt (Euglenophyta): các chi Phacus, Trachelomonas, Ceratium,
- Ngành Tảo đỏ (Rhodophyta): các chi Porphyridium, Rhodella,
2.2. Giới thiệu về tảo Spirulina sp.
2.2.1. Lịch sử phát hiện
Spirulina là sinh vật sống nguyên thủy cách đây khoảng 3,5 tỉ năm, được cho là có
khả năng sử dụng nitơ tan trong nước biển làm nguồn dinh dưỡng cho sự tăng trưởng và
sinh sản. ( />platensis-9.htm)
Từ thế kỷ XVI, thổ dân Aztec sống quanh vùng hồ Texcoco thường thu một loại
thức ăn từ hồ này, họ gọi món ăn đó là Tecuilat (Henrikson, 1999). Về sau Tecuilat được
xác định là làm từ tảo Spirulina maxima, một loại thức ăn rẻ tiền và có giá trị dinh dưỡng
cao.
Năm 1960, Clement khi đến hồ Chad ở Trung Phi đã tình cờ phát hiện ra loại tảo
này. Ông rất ngạc nhiên khi ở vùng đất cằn cỗi, đói kém quanh năm này, những thổ dân ở
đây lại rất khỏe mạnh và cường tráng. Clement phát hiện trong mùa không săn bắn, họ chỉ
dùng một loại bánh màu xanh được làm từ nguyên liệu vớt lên từ hồ. Qua phân tích, loại
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 5 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


bánh Dihe này chính là tảo Spirulina. Họ làm Dihe bằng cách vớt những váng xanh nổi
trên mặt nước hồ Chad, sau đó phơi khô chúng trên cát dưới ánh sáng mặt trời rồi đập nhỏ
đem bán (Vonshak, 1997).
Ngày nay, tảo Spirulina sp. được nuôi trồng ở nhiều nơi trên thế giới. Các sản
phẩm làm từ Spirulina đang góp phần to lớn vào việc giảm tỉ lệ suy dinh dưỡng trẻ em

các nước nghèo và đang phát triển. Bên cạnh đó, Spirulina cũng là nguồn nguyên liệu để
sản xuất các loại thuốc và thực phẩm chức năng cho con người.
2.2.2. Phân loại
Năm 1852, việc phân loại học đầu tiên được đề nghị bởi Stizemberger. Ông
đưa ra tên loài mới là Arthrospira dựa vào cấu trúc chứa vách ngăn, đa bào, dạng xoắn.
Năm 1892, Gomont đã khẳng định những nghiên cứu của Stizemberger, đồng thời bổ
sung thêm loài không có vách ngăn là Spirulina và loài có vách ngăn là Arthrospira. Như
vậy, tên được công nhận là Arthrospira, nhưng trong những hoạt động khảo sát và nghiên
cứu Arthrospira được gọi là Spirulina, do đó tên Spirulina được sử dụng phổ biến cho
đến nay thay cho Arthrospira.

Chi: Spirulina (Arthrospira)
Họ: Oscillatoriceae
Bộ: Oscillatoriales
Lớp: Cyanophyceae
Ngành: Cyanophyta
Chi Spirulina có nhiều loài (35 loài) đã
được phát hiện, trong đó 2 loài S. maxima và S.
platensis được nghiên cứu nhiều nhất.
( />dung-tao-spirulina-28345/)


Hình 1. Vi tảo Spirulina sp. chụp
dƣới kính hiển vi ở E40
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 6 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


2.2.3. Đặc điểm sinh học của Spirulina sp.

Đặc điểm hình thái
Spirulina là một loại tảo lam đa bào, dạng sợi, xoắn kiểu lò xo, các vòng xoắn khá
đều nhau nhưng thường hẹp, mút lại ở hai đầu. Tên “Spirulina” xuất phát từ tiếng Latin
“helix” hoặc “spiral” là biểu hiện hình dạng xoắn của nó. Số vòng xoắn lớn nhất là 6 – 8
vòng đều nhau tùy theo chiều dài của sợi, có thể đạt tới ¼ mm hoặc hơn. Các vách ngang
chia sợi Spirulina thành nhiều tế bào riêng rẽ liên kết với nhau bằng cầu liên bào.
Đặc điểm cấu tạo
Siprulina thuộc gram âm, tế bào thiếu các hạt liên kết với màng. Thành tế bào nhiều
lớp, không chứa cellulose và được bao bọc bởi màng polysaccharide nhầy. Tỉ lệ chuyển
hóa quang hợp ở Spirulina khá cao so với các thực vật sống trên cạn như đậu nành. Sắc tố
quang hợp chính là phycocyanin và chlorophyll a. Spirulina không có lục lạp mà thay vào
đó là các thylakoid phân bố trong toàn bộ tế bào (Đặng Đình Kim và Đặng Hoàng Phước
Hiền, 1999). Màng thylakoid bao quanh các hạt polyphosphate có đường kính 0,5 – 1
micromet (𝜇m), nằm ở trung tâm tế bào. Cũng như các vi khuẩn lam khác, tế bào
Spirulina chưa có nhân điển hình, mà chỉ có vùng nhân. Sự có mặt của các không bào
chứa đầy khí và hình dạng sợi xoắn là nguyên nhân dẫn đến sự nổi lên trên mặt môi
trường sống của Spirulina.
Hai loài chính được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là Spirulina maxima và
Spirulina platensis. Hai loài này khác biệt rất ít về hình thái, chỉ khác nhau ở ở đường
kính và chiều cao của vòng xoắn. S.platensis có đường kính vòng xoắn từ 35 – 50𝜇m,
chiều cao vòng xoắn là 60 𝜇m, trong khi S. maxima có đường kính vòng xoắn từ 50 –
60 𝜇m, chiều cao vòng xoắn là 80 𝜇m. Ngược lại, đường kính từng tế bào của S. platensis
là 6 – 8 𝜇m, cao hơn so với S. maxima chỉ khoảng 4 – 6 𝜇m (Ciferri, 1983).
Đặc điểm sinh sản
Chu kỳ sống của tảo Spirulina sp. bắt đầu là một trichome trưởng thành biệt hóa
thành các tế bào sinh sản đặc biệt gọi là necridia. Các necridia này tự phân mảnh thành
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 7 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học

các mảnh nhỏ, cuối cùng hình thành các sợi tế bào sinh sản nhỏ hơn gọi là hormogonia.
Các hormogonia này bắt đầu cuộn tròn và phát triển chiều dài sợi xoắn (Ciferri, 1983).
Spirulina sp. có hai hình thức sinh sản:
- Sinh sản sinh dưỡng: Hình thức sinh sản này được thực hiện bằng cách cắt đứt
từng khúc trên sợi tảo.
- Sinh sản vô tính: tạo bào tử khi điều kiện sống không thuận lợi.
2.2.4. Đặc điểm sinh hóa
- Protein: Spirulina sp. chứa từ 50 – 70% protein, hàm lượng này là rất cao so với
các loài sinh vật khác. Thậm chí protein trong thưc vật thu được cao nhất cũng chỉ
bằng một nửa hàm lượng này, ví dụ như trong bột đậu nành chỉ chứa khoảng 35%
protein thô. Tuy nhiên, hàm lượng protein thu được sẽ có sự chênh lệch từ 10 – 15%
tùy thời gian thu hoạch tảo. Giá trị thu được cao nhất là vào buổi sáng sớm. Protein của
tảo Spirulina sp. chứa hầu hết các loại acid amin thiết yếu, chiếm 47% tổng trọng
lượng của protein (Bujard et al., 1970). Trong số các acid amin thiết yếu, loại ít hiện
diện nhất là các amino acid chứa gốc sulphur như methionine và cysteine. Quang phổ
của các acid amin cho thấy giá trị sinh học của protein trong Spirulina rất cao, và là
một sản phẩm tối ưu khi bổ sung nguồn acid amin chứa lưu huỳnh hoặc lysine hay
histidine.
- Lipid: Trong khi nhiều ấn phẩm (Bujard et al. (1970), Santillan (1974)) cho thấy
làm lượng lipid chứa 5,6 – 7% trọng lượng khô (trong cả S. platensis và S. maxima),
các tác giả khác (Hudson and Karis, 1974) khẳng định có hơn 11% lipid bằng cách sử
dụng hệ thống tách chiết tốt hơn. Tổng lipid này được chia thành lipid xà phòng hóa
được (83%) và không xà phòng hóa được (17%), có chứa các chất thiết yếu như
paraffin, các sắc tố, rượu tecpinen và sterols. Phần xà phòng hóa được bao gồm chủ
yếu là monogalactosyl và digalactosyl diglycerides (23%), sulfoquinovosyl diglyceride
(5%) và phosphatidyl glycerol (25.9%). Phosphatidyl choline, phosphatidyl etanolamin
và phosphatidyl inositol được tìm thấy với số lượng không đáng kể. Triglycerides rất ít
(0,3%), các phospholipid không xác định được chiếm hơn 4,6%.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 8 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


- Carbohydrates: Nhìn chung, carbohydrate chiếm 15 – 25% trọng lượng khô của
tảo Spirulina sp Carbohydrate đơn giản như glucose, fructose và sucrose hiện diện với
số lượng rất nhỏ; polyol như glycerol, mannitol và sorbitol cũng vậy. Các carbohydrate
có thể tiêu hóa được bao gồm các polymer như glucosamine (1,9% trọng lượng khô),
rhamnosamine (9,7%) hay glycogen (0,5%). Từ góc độ dinh dưỡng, loại carbohydrate
đáng quan tâm là mesoinositol phosphate, chất này là nguồn inositol và photpho hữu
cơ tuyệt vời (350 – 850 mg/kg chất khô) (Challem et al., 1981). Lượng inositol này gấp
tám lần trong thịt bò và gấp hàng trăm lần trong các loại rau củ.
- Nucleic acid: Hàm lượng nucleic acid là một thành phần dinh dưỡng quan trọng,
bởi vì sự phân hủy sinh hóa trong thành phần (adenine purine và guanine) tạo thành
acid uric. Sự gia tăng acid uric trong huyết tương có thể gây ra sỏi thận và gút trong
thời gian dài. Mức hấp thụ tối đa nucleic acid là khoảng 4g/ngày cho người lớn
(Boudène et al., 1975). Trong cả S. platensis và S. maxima, tổng nucleic acid là 4,2 –
6% chất khô. Hàm lượng acid nucleic của Spirulina là thấp xa so với các sinh vật đơn
bào nói chung.
- Vitamin: Pro-Vitamin A (beta-carotene) chiếm 80% các carotenoids hiện diện
trong Spirulina, phần còn lại chủ yếu là physoxanthin và cryptoxanthin (Palla &
Busson, 1969). Mỗi kg Spirulina khô chứa từ 700 đến 1700mg beta-carotene và
khoảng 100mg cryptoxanthin; hai loại carotenoids này sẽ chuyển thành Vitamin A ở
động vật có vú. Hàm lượng này cao hơn gấp 20 lần so với cà rốt.
Vitamin E chiếm khoảng 50 – 190mg/kg trọng lượng khô của Spirulina, có thể so
sánh với mầm lúa mì. Nhu cầu về Vitamin E hằng ngày khoảng 15 IU (Guyton, 1986),
hoặc 12mg tocopherol tự do. Các đặc tính chống oxy hóa của tocopherol cho các acid
béo không bão hòa có thể giải thích việc bảo tồn các chất này trong Spirulina khô.
Vitamin tan trong nước: Các Vitamin nhóm B trong Spirulina kém phong phú hơn
so với nấm men (trừ Vitamin B12), nhưng nó vẫn là một nguồn tốt của các đồng yếu tố

như vitamin B1, B2, B6, B12, niacin, folate, pantothenate, biotin và vitamin C. Hàm
lượng vitamin B12 trong Spirulina cao gấp 4 lần so với gan người (Carmichael, 1994).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 9 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Khoáng chất và nguyên tố vi lƣợng
Các thành phần khoáng chất trong Spirulina sp. được liệt kê trong bảng 1 (Falquet,
2006).
Bảng 1. Phân tích thành phần của Spirulina sp.
Khoáng chất
Hàm lƣợng (mg/kg)
Canxi
1300 – 1400
Photpho
6700 – 9000
Magie
2000 – 2900
Sắt
580 – 1800
Kẽm
21 – 40
Đồng
8 – 10
Crom
2,8
Mangan
25 – 37
Natri

4500
Kali
6400 – 15400

2.3. Giới thiệu về 𝜷-carotene
2.3.1. Cấu tạo của 𝜷-carotene
Carotenoids là một hợp chất màu tan trong lipid tồn tại nhiều trong các loài thực vật
quang hợp, tảo và tế bào của các loài động vật. Chúng cũng tồn tại trong các loại vi khuẩn
quang dưỡng, nấm men và nấm mốc. Trong tự nhiên có khoảng 700 loại carotenoids đã
được tìm thấy. Trong số đó có hơn 10% sẽ được chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể
của các loài động vật (Yeum và Russel, 2002). Carotenoids là các hợp chất màu trong tự
nhiên (Olson và Krinsky, 1995). Các chức năng của carotenoids trong thực vật là tạo nên
màu sắc đặc trưng, bảo vệ tế bào. Tất cả các carotenoids trong các mô quang hợp nằm
trong các hạt grana của lục lạp và bao gồm những nhóm sắc tố chính giống nhau. Các
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 10 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


carotenoids chính là 𝛽-carotene, lutein, violaxanthin và neoxanthin và một số các sắc tố
phụ như 𝛼-carotene, 𝛽-cryptoxanthin, zeaxanthin và antheraxanthin.
𝛽-carotene là phân tử C
40
H
56
chứa vòng carbon ở cuối chuỗi, bao gồm 8 đơn vị
isoprenoid. Chuỗi phân tử này hình thành từ quá trình hydro hóa, khử hydro, sự tạo vòng
và quá trình oxy hóa. 𝛽-carotene tồn tại trong tự nhiên ở dạng trans 𝛽-carotene và 9-cis
𝛽-carotene, và một số ít 13-cis 𝛽-carotene. 𝛽-carotene tổng hợp chủ yếu là trans 𝛽-
carotene và số ít 13-cis 𝛽-carotene và một lượng rất nhỏ 9-cis 𝛽-carotene. Các đồng phân

này được hấp thụ từ khoang ruột vào các tế bào ruột. Bên trong tế bào ruột, trans 𝛽-
carotene được oxy hóa thành retinal sau đó được khử thành retinol (vitamin A). 9-cis 𝛽-
carotene được đồng phân hóa thành trans 𝛽-carotene trước khi phóng thích vào hệ bạch
huyết.
2.3.2. Chức năng của 𝜷-carotene
Hoạt tính sinh học chủ yếu của 𝛽-carotene dưới dạng retinal và các hợp chất trung
gian của vitamin A. 𝛽-carotene chuyển hóa thành vitamin A trong ruột của người và các
loài gặm nhấm, đó là quá trình phân cắt được xúc tác bởi 𝛽, 𝛽-carotene-15,15’-oxygenase
(BCO) tan trong môi trường kiềm. Nó là thành phần chính trong cơ chế của thị lực, là nơi
tổng hợp các sắc tố cần thiết để nhìn thấy. Nó chịu trách nhiệm duy trì các tế bào biểu mô,
kiểm soát quá trình tiết chất nhầy và sinh sản (Olson, 1993; Radlwimmer và Yokoyama,
1997; Taylor và Mayne, 1996). Trong một số trường hợp, vitamin A rất cần thiết cho cơ
thể như tiêu chảy, bị thương lâu ngày, bệnh gan, chứng hấp thu kém, bệnh tụy.
Ngoài ra, 𝛽-carotene còn có những tác dụng khác nhau như:
Chất chống oxy hóa
Một số nghiên cứu chứng minh rằng 9-cis 𝛽-carotene, dạng tự nhiên của 𝛽-carotene
có khả năng bảo vệ methyl linoleate khỏi quá trình oxy hóa hiệu quả hơn all-trans 𝛽-
carotene (Liu et al., 2000). Một số nghiên cứu trên người chứng minh rằng 𝛽-carotene có
chức năng chống oxy hóa, làm giảm phá hủy sợi DNA và oxy hóa pyrimidine trong hệ
bạch huyết, làm giảm malondialdehyde (MDA) và làm tăng hoạt động của copper/zinc-
superoxide dismutase trong hồng cầu. Hoạt tính chống oxy hóa của 𝛽-carotene trong cơ
thể sống là kết quả của việc chuyển hóa thành retinal (Keys et al., 1999).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 11 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Hoạt động điều hòa miễn dịch
𝛽-carotene đã được chứng minh là có khả năng điều hòa miễn dịch. Ở một người
đàn ông khỏe mạnh không hút thuốc, việc bổ sung 𝛽-carotene với hàm lượng 15 mg day

-1

sẽ làm tăng số lượng protein MHC II trên bề mặt các tế bào bạch cầu (Johnson et al.,
1992). Việc bổ sung 𝛽-carotene cũng nâng cao hoạt động tiêu diệt tế bào tự nhiên ở người
lớn tuổi, làm tăng hoạt động của các tế bào bạch huyết đối với các tác nhân phân bào ở
những người nam hút thuốc và làm tăng số lượng tế bào bạch huyết CD
4
chống lại bệnh
AIDS. Cơ chế điều hòa miễn dịch của 𝛽-carotene vẫn chưa được nghiên cứu kĩ, tuy nhiên
theo Lyn Patrick (1999) khả năng điều hòa miễn dịch này có thể liên quan đến vai trò của
𝛽-carotene như là một tiền chất của retinol (vitamin A).
Chống ung thƣ
Trong ống nghiệm, 𝛽-carotene có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ác
tính, bao gồm các tế bào ung thư tuyến tiền liệt ở người. Theo Yeh (2003) thì khả năng
chống ung thư này có thể là do quá trình chuyển hóa của 𝛽-carotene thành retinoids. Bên
cạnh đó, việc bổ sung 𝛽-carotene còn ức chế sự hấp thụ lutein, giúp ngăn ngừa ung thư
(Bertram, 2004). 𝛽-carotene còn có khả năng tái cấu trúc các gen đột biến gây bệnh ung
thư thông qua đặc tính chống oxy hóa bằng những thay đổi trong quá trình
phosphorylation và quá trình phiên mã.
𝛽-carotene cho thấy khả năng chống lại bệnh ung thư tuyến tiền liệt khi nghiên cứu
trên người. Cơ chế của khả năng chống ung thư có thể chưa rõ ràng (Redlich et al., 1999).
Khi xem xét lại các cơ chế cơ bản của đặc tính chống ung thư trong một số trường hợp, có
thể giải thích khả năng chống ung thư của 𝛽-carotene là do nó chuyển sang dạng
retinoids, có khả năng điều chỉnh biểu hiện gen của các yếu tố liên quan đến sự phát triển
của tế bào thông qua retinoic acid, từ đó hỗ trợ chống ung thư.
Bảo vệ tim mạch
Một số nghiên cứu về dịch tễ học cho thấy một mối liên hệ nghịch đảo giữa bệnh
động mạch vành và hàm lượng 𝛽-carotene hấp thu của cơ thể. Khả năng chống tụ đọng
chất béo trong động mạch của 𝛽-carotene một phần là do khả năng chống oxy hóa của nó.
Một số chức năng khác

Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 12 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Một số chức năng khác của 𝛽-carotene bao gồm bảo vệ chức năng gan và bảo vệ cơ
thể trước một số loại ung thư. Nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tim mạch.
𝛽-carotene đã được chứng minh có ảnh hưởng tốt đến hệ miễn dịch. Tình trạng giảm 𝛽-
carotene cũng được quan sát thấy ở những người bị bệnh tiểu đường, tuy nhiên việc bổ
sung 𝛽-carotene đến nay không có tác dụng đáng kể đối với những bệnh nhân tiểu đường.
Carotenoids còn làm tăng mức độ enzyme detoxifying phase II như glutathione S-
transferase m (GTS-m) và glutathione peroxidase.
2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng tăng sinh và tích lũy 𝜷-carotene ở tảo
Spirulina sp.
2.4.1. Ảnh hƣởng của ánh sáng
Vi tảo cũng có quá trình quang hợp theo cơ chế như các thực vật bậc cao khác. Hoạt
động quang hợp đầu tiên của chúng là hấp thu ánh sáng (Ðặng Ðình Kim và Ðặng Hoàng
Phước Hiền, 1999). Hai yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển của Spirulina sp. là thời
gian và cường độ chiếu sáng. Cường độ ánh sáng tối ưu khi nuôi cấy ngoài trời là khoảng
20 – 30 klux (Lê Thị Phương Hồng, 1996). Tuy nhiên, cường độ ánh sáng còn phụ thuộc
vào mật độ tảo, độ sâu nước nuôi và dụng cụ nuôi cấy. Quá trình quang hợp của tảo sẽ gia
tăng khi cường độ bức xạ mặt trời tăng (Trương Quốc Phú, 2006). Ở điều kiện phòng thí
nghiệm, ánh sáng được xác định cho sự phát triển của tảo Spirulina sp. là 150 – 200
𝜇mol/m
2
/s. Tảo sử dụng chlorophyll và một số chất màu quang hợp khác để hấp thu ánh
sáng mặt trời để biến đổi năng lượng hóa học dự trữ trong ATP và một số chất khử khác
(Lê Văn Cát, 2006). Theo Garham et al. (2000) tảo có đặc điểm hiệu ứng lại với sự tăng
lên của cường độ ánh sáng. Để cho tảo phát triển cần một mức độ nhất định về cường độ
ánh sáng, tuy nhiên nếu ánh sáng quá mạnh sẽ hạn chế sự phát triển của tạo, do đó hiệu

suất quang hợp giảm. Ở điều kiện thiếu sáng trong thời gian dài chúng sẽ thích nghi bằng
cách tăng hàm lượng chlorophyll trong cơ thể. Đặc tính ánh sáng khác nhau sẽ tạo ra
chlorophyll khác nhau và cũng ảnh hưởng đến quang hợp và quá trình tích lũy 𝛽-carotene
của Spirilina sp., mặc khác còn ảnh hưởng đến sinh trưởng và tỉ lệ sinh khối. Cường độ
ánh sáng thích hợp khi nuôi trong bình thủy tinh dung tích nhỏ khoảng 1000 lux, với bể
nuôi lớn thì cường độ ánh sáng là 5000 – 10000 lux (Trương Sỹ Kỳ, 2004).
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 13 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


2.4.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Nhiệt độ không những ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lên quá trình trao đổi chất
mà còn tác động lên cấu trúc tế bào (Payer, 1980). Nhiệt độ tốt nhất cho sự phát triển của
tảo Spirulina sp. nằm trong khoảng 35 – 37
O
C, ở 40
O
C tế bào tảo sẽ bị tổn hại (Richmond,
1986). Nhiệt độ môi trường là yếu tố cần đáp ứng liên tục, vì rất dễ bị chi phối và tác
động bởi điều kiện xung quanh, mức độ và thời gian chiếu sáng. Nuôi tảo trong phòng sẽ
dễ dàng khống chế được nhiệt độ trong khi nuôi ngoài trời thời tiết thay đổi bất thường
nên không khống chế được nhiệt độ.
2.4.3. Ảnh hƣởng của độ pH
Một số loài tảo có khả năng chịu được phạm vi pH rất rộng (6 – 11). Tuy nhiên,
phạm vi pH thích hợp cho sự phát triển của hầu hết các loài là 7 – 9, tối ưu là 8,2 – 8,7.
Spirulina sp. có thể phát triển nhanh trong môi trường giàu Bicarbonic và độ kiềm cao
(pH từ 8,5 – 11) (Zarrouk, 1966). Chúng cũng có thể thích nghi với môi trường thay đổi
pH, tuy nhiên nếu pH thay đổi đột ngột sẽ làm phá hủy tế bào, điều này xảy ra đối với môi
trường có dung dịch đệm không tốt. Dung dịch đệm được đề nghị là 0,2M NaHCO

3

(Zarrouk, 1966). Trong quá trình nuôi cấy, mật độ tảo càng cao thì sự thay đổi pH càng
lớn.
2.4.4. Ảnh hƣởng của nitrogen
Nitrogen chiếm 1 – 10% trọng lượng khô của tế bào tảo (Đặng Đình Kim, 1999).
Nguồn nitrogen cung cấp không những ảnh hưởng đến quá trình phát triển của tảo mà còn
ảnh hưởng đến thành phần sinh hóa của tế bào tảo. Ảnh hưởng của nitrogen đến hàm
lượng protein, lipid và các chất màu như 𝛽-carotene đã được đề cập trong nhiều nghiên
cứu. Nhìn chung, thiếu hụt nitrogen sẽ làm giảm hàm lượng protein nhưng lại làm tăng
tích lũy 𝛽-carotene trong tế bào (Guillard, 1973). Nitrogen là thành phần cơ bản cấu tạo
nên các acid amin và các phân tử protein trong tế bào. Theo Harrison et al. (1990), thiết
hụt nitrogen trong môi trường nuôi là nguyên nhân làm giảm hàm lượng protein nhưng
làm gia tăng hàm lượng lipid và 𝛽-carotene tích lũy trong tế bào. Ngược lại, khi hàm
lượng nitrogen trong môi trường quá cao sẽ làm gia tăng lượng protein trong tế bào,
nhưng lại làm giảm sự tích lũy 𝛽-carotene.
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 14 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


2.4.5. Ảnh hƣởng của độ sục khí
Sục khí đóng vai trò quan trọng giúp tảo lơ lửng trong nước tránh lắng xuống đáy,
làm tảo có cơ hội tiếp xúc đều với ánh sáng và chất dinh dưỡng. Đồng thời, sục khí hạn
chế sự phân tầng nhiệt độ, sự kết tủa của kim loại cũng như sự lắng xuống của các kim
loại nặng. Tảo Spirulina sp. được nuôi cấy trong điều kiện sục khí có sinh khối cao hơn
hẳn khi không được sục khí. Ngoài ra sục khí cũng giúp loại bỏ lượng oxy dư thừa
(Pandey, 2010).
2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc

Từ năm 1977, Việt Nam đã chú trọng vào việc nghiên cứu và ứng dụng của vi tảo
Spirulina, bước đầu thành công ở một số nơi như Vĩnh Hảo, Đắc Lắc, Đồng Nai… Từ
nguồn nguyên liệu đạt chất lượng cao và ổn định, các nhà khoa học đã sản xuất thành
công môt số loại thuốc như Linavina, Lactogil (xí nghiệp Mekophar), Cốm bổ, bột dinh
dưỡng Enalac (Trung tâm dinh dưỡng trẻ em thành phố Hồ Chí Minh), Spivital (xí nghiệp
dược Hậu Giang),…
Từ năm 1989, Trung tâm dinh dưỡng được thành phố giao cho chức năng nghiên
cứu và phát triển Spirulina. Tuy nhiên, việc tiêu thụ vi tảo Spirulina gặp khó khăn vì
người tiêu dùng chưa quen do màu sắc và mùi lạ. Vì vậy, trung tâm đã nghiên cứu và đưa
Spirulina vào thức ăn, vì khi đưa Spirulina vào cơ thể bằng con đường này sẽ thuận lợi
hơn và ít chịu ảnh hưởng của yếu tố cảm quan. Trung tâm đã chế biến được nhiều loại
thức ăn có bổ sung Spirulina cho trẻ em như: cốm, mì ăn liền, yaourt, thạch bánh tai heo,
bánh phồng tôm với tỷ lệ bổ sung tảo khô 1 – 2%. Các sản phẩm được người tiêu dùng
chấp nhận và có kết quả rất tốt đối với trẻ em, nhất là trẻ em suy dinh dưỡng.
Viện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ (Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường) đã
tiến hành chiết xuất được một số chất có hoạt tính sinh học cao từ Spirulina như
phycoxianin. Chất này kết hợp với tia xạ Cobalt 60 đã làm giảm 70 – 80% sự phát triển
các tế bào ung thư vòm họng.
Đặng Đình Kim (Viện Sinh vật học) và Lemoine (Đại học sư phạm Paris) (1991) đã
tiến hành nuôi trồng và xác định protein tổng, hàm lượng phycobiliprotein và acid tổng
Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 35 – 2013 Trường ĐHCT

Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 15 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


số. Ngoài ra, loài vi tảo này còn được sử dụng để xử lý nước thải giàu NH
4
từ nhà máy
sản xuất urea thuộc xí nghiệp Liên Hiệp Phân Đạm Hóa chất Hà Bắc.
(

2.5.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Năm 1960 Spirulina sp. mới bắt đầu được biết đến. Năm 1963, Viện dầu hỏa Pháp
đã bắt đầu quan tâm đến báo cáo về loại bánh tảo Dihe làm từ Spirulina sp. Họ đã tiến
hành nghiên cứu loại tảo này trong phòng thí nghiệm rồi xây dựng quy trình sản xuất thử.
Tuy nhiên điều kiện tự nhiên của nước Pháp không thuận lợi để nuôi trồng loại tảo này.
Năm 1973, Tổ chức Lương nông quốc tế và Tổ chức Y tế thế giới đã chính
thức công nhận Spirulina sp. là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt trong
chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa. Đáng lưu ý là công trình
nghiên cứu phòng chống ung thư gây ra bởi tia phóng xạ hạt nhân cho các nạn
nhân của sự cố Nhà máy Điện hạt nhân Chernobul thu được kết quả rất tốt khi
điều trị bằng Spirulina sp. nguyên chất. Khi uống Spirulina, lượng chất phóng xạ được
đào thải khỏi đường tiểu của người bị nhiễm xạ rất cao. Kết quả này đã
được biểu dương tại hội nghị quốc tế về tảo năm 1998 ở cộng hòa Czech. Tại Ấn
Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ Spirulina, có tác dụng trị ung thư ở những
bệnh nhân ung thư do thói quen nhai trầu thuốc. Ở Nhật Hiroshi Nakamura cùng
Christopher Hill thuộc Liên đoàn vi tảo quốc tế cùng một số nhà khoa học bắt đầu nghiên
cứu Spirulina sp. từ năm 1968. Hiện nay ở Nhật cũng đang nghiên cứu chống HIV/AID
sử dụng Spirulina.
Sản lượng Spirulina sp. hiện nay trên thế giới khoảng 1000 tấn khô/năm.
Những nước đi đầu sản xuất đại trà loại tảo này là Mêhicô, Mỹ, Nhật, Đài Loan,
Ấn Độ, Israel. Trại tảo lớn nhất là ở Hawaii có khoảng 25 ha và mới đây là Trung
Quốc có khoảng 16 ha. Nhu cầu Spirulina sp. trên thế giới là rất lớn, tuy nhiên sản
lượng chưa nhiều, nên giá bán những chế phẩm từ chúng rất đắt. Gần đây việc
phát hiện và đưa vào sử dụng một số chất có hoạt tính sinh học ở Spirulina sp. đã
góp phần không nhỏ thúc đẩy quá trình nghiên cứu, sản xuất cũng như ứng dụng
có hiệu quả sinh khối tảo này.