Khảo Sát Nuôi Cấy Spirulina Platensis Trên Giá Thể Bacterial Cellulose Và Thử Ứng Dụng Vào Trong Nước Uống Dành Cho Người Ăn Kiêng

TÓM TẮT
PHẠM NGỌC TÚ TRINH, Đại học Tôn Đức Thắng, TP Hồ Chí Minh, Tháng 8/2009
“KHẢO SÁT NUÔI CẤY SPIRULINA PLATENSIS TRÊN GIÁ THỂ BACTERIAL
CELLULOSE VÀ THỬ ỨNG DỤNG VÀO TRONG NƯỚC UỐNG DÀNH CHO
NGƯỜI ĂN KIÊNG”
Giáo viên hướng dẫn: TH.S LÊ THỊ MỸ PHƯỚC
Hơn 40 năm qua, tảo Spirulina đã được hơn 4.000 nhà khoa học trên khắp thế giới
nghiên cứu. Là thực phẩm chức năng giúp tăng cường sức khoẻ và gia tăng hệ miễn
dịch với lượng dùng thường xuyên hàng ngày. Hơn nữa, Liên Hiệp Quốc (UN) và Tổ
Chức Y Tế Thế Giới (WHO) cũng xác nhận tảo Spirulina là một loại thực phẩm lý
tưởng và an toàn cho người sử dụng. Vì thế chúng tôi tiến hành cuộc khảo sát nuôi tảo
trên giá thể Bacteria cellulose và thử đưa ra sản phẩm thức uống để tìm các thông số
thích hợp cho việc nuôi tảo trên quy mô hộ gia đình được thuận lợi và đỡ tốn chi phí.
Các kết quả đạt được:
 Qua thử nghiệm nuôi tảo trên các khay BC, thu tảo cách ngày và dựng đường
cong tăng trưởng của tảo, xác định được thời gian thu tảo tốt nhất là ngày 14,
thời điểm sinh khối đạt cực đại và chất lượng tốt nhất.
 Nuôi cấy tảo trên BC cho năng suất cao hơn so với nuôi trong môi trường lỏng gấp
1,22 lần, rút bớt giai đoạn lọc thu sinh khối.

 Hiệu suất tái sử dụng BC cao. Với một miếng BC dày 1,5cm ta có thể dùng
nuôi tảo khoảng trên 5 lần / 3 lần hấp vời môi trường 2x, ta có thề thu được các
lượng tảo tương đương nhau.
 Đã làm ra được sản phẩm thức uống dành cho người ăn kiêng với tỷ lệ chọn
thích hợp các thành phần nguyên liệu.

ii


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................. vi
DANH MỤC ĐỒ THỊ ........................................................................................................ vii
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................................ 2
I. Tổng quan về Spirulina platensis .................................................................................. 2
I. 1

Sự phát triển của Spirulina platensis trong lịch sử loài người................................ 2

I.2. Giới thiệu các sản phẩm từ tảo Spirulina .................................................................. 4
I.3. Đặc điểm của tảo Spirulina platensis ........................................................................ 6
I.3.1

Phân loại ....................................................................................................... 6

I.3.2

Phân bố

I.3.3

Hình thái và cấu tạo của Spirulina ................................................................. 6

I.3.4

Vòng đời của Spirulina .................................................................................. 7

................................................................................................ 6

I.3.5 Đặc điểm sinh lý của tảo Spirulina platensis: ...................................................... 8
I.3.6 Thành phần dinh dưỡng .................................................................................. 123
I.3.7 Tác dụng của tảo Spirulina ............................................................................... 17
I.4 Bacterial cellulose - BC........................................................................................... 18
I.4.2

Giới thiệu về Bacteria Cellulose (BC) ......................................................... 20

I. 5 Giới thiệu về Chitosan ............................................................................................ 22
I. 5. 1 Tính chất vật lý / hóa học của chitosan............................................................ 22
I. 5. 2 Ứng dụng của chitosan ................................................................................... 23
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .............................................................. 25
II.1 Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm........................................................... 25
II.2 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 25
II.3 Vật liệu – hóa chất ................................................................................................... 25
II.3.1 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 25
II.3.2 Thiết bị thí nghiệm …. ........................................................................................ 25
II.3.3 Môi trường nuôi cấy…........................................................................................ 25
II.3.4 Điều kiện nuôi cấy: ........................................................................................... 267
II.4 Phương pháp tiến hành ........................................................................................... 26
II. 4. 1 Khảo sát khả năng sinh trưởng của tảo trên giá thể BC ...................................... 26
iii


II. 4.1.1 Khảo sát đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis trên BC ......... 26
II. 4. 1. 2 So sánh nuôi tảo trên giá thể BC với môi trường lỏng. ............................... 28
II. 4. 1. 3 Khảo sát hiệu suất tái sử dụng BC – Tính hiệu quả mô hình nuôi cấy trên
BC.

.................................................................................................................... 28

II. 4. 2 Thử ứng dụng tảo Spirulina platensis vào trong nước nước uống dành cho người
ăn kiêng ....................................................................................................................... 30
II. 4. 2. 1 Tạo dịch chiết tảo ...................................................................................... 30
II. 4. 2. 2 Quy trình làm nước ................................................................................... 30
II. 4. 2. 3 Theo dõi thời gian bảo quản của sản phẩm ................................................ 31
II.4. 2. 4 Đa dạng sản phẩm ...................................................................................... 31
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..................................................................... 32
III. 1 Khảo sát khả năng sinh trưởng của tảo trên giá thể BC ..................................... 32
III. 1.1 Khảo sát đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina platensis trên BC............... 32
III.1. 2 So sánh nuôi tảo trên giá thể BC với môi trường lỏng không sục khí. ................ 33
III. 1. 3 Khảo sát hiệu suất tái sử dụng BC – Tính hiệu quả mô hình nuôi cấy tảo trên BC.
..................................................................................................................................... 34
III. 2 Thử ứng dụng tảo Spirulina platensis vào trong nước nước uống dành cho người
ăn kiêng........................................................................................................................... 35
III.2.1 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm................................................................. 36
III.2.2 Kết quả kiểm tra hàm lượng dinh dưỡng trong 1,5 lit mẫu 2............................... 37
III.2.3Kết quả theo dõi tình trạng bảo quản của sản phẩm ............................................. 38
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 41
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 41
ĐỀ NGHỊ ........................................................................................................................ 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 41
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 43

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: hàm lượng protein của Spirulina và các loại thực phẩm khác. ........... 13
Bảng 1.2: thành phần các amino acid trong 10gram Spirulina. .......................... 14

Bảng 1.3 Hàm lượng vitamin trong bột Spirulina. ............................................ 15
Bảng 1.4 Các acid béo chủ yếu có trong Spirulina. ........................................... 16
Bảng 1.5 Thành phần khoáng trong bột Spirulina. ............................................ 16
Bảng 1.6 Sắc tố trong bột Spirulina. .................................................................. 18
Bảng 1.7: Một số ứng dụng của BC. .................................................................. 22
Bảng 2.1: Tỷ lệ phối hợp giữa tảo và các thành phần khác................................. 30
Bảng 3.1: khối lượng tảo được thu trên BC qua 3 lần lặp lại. ............................. 33
Bảng 3.2: sinh khối tảo thu trên BC và trong môi trườmg trường lỏng............... 34
Bảng 3.3: Khối lượng tảo thu được sau 5 lần sử dụng BC.................................. 35
Bảng 3.4: Diện tích 15 đĩa BC. .......................................................................... 35
Bảng 3.5: Hiệu suất sử dụng BC. ....................................................................... 36
Bảng 3.6: Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm. ............................................... 37
Bảng 3.7: Hàm lượng dinh dưỡng trong 1,5 lít mẩu 2. ....................................... 38
Bảng 3.8: Chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm................................................... 39
Bảng 3.9: Kết quả theo dõi tình trạng bảo quản của sản phẩm. ......................... 39

v


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: thổ dân Aztec thu vớt Spirulina và bán sản phẩm Spirulina ...... .2
Hình 1.2: Các sản phẩm Spirulina trên thế giới. ................................................ 4
Hình 1.3: Các sản phẩm Spirulina ở Việt Nam .................................................. .5
Hình 1.4: Hình thái của Spirulina. ..................................................................... 6
Hình 1.5: Thành phần tảo Spirulina platensis. ................................................... 13
Hình 1.6: Acetobacter xylinum. ......................................................................... 19
Hình 1.7: cấu trúc vi sợi của BC........................................................................ 20
Hình 1.8: Quá trình chiết tách chitin.................................................................. 23
Hình 1.9 Cấu trúc hóa học của chitosan............................................................. 23

Hình 2.1: Các miếng BC. .................................................................................. 28
Hình 2.2: Cấy tảo lên BC. ................................................................................. 28
Hình 2.3: Bao kín BC bằng bao nilon. ............................................................... 28
Hình 2.4: Đặt BC lên giá nuôi tảo được chiếu sáng liên tục. .............................. 28
Hình 2.9: Chitosan và BC xay nhuyễn............................................................... 30
Hình 3.1: sinh khối tảo nuôi trên lỏng và BC ........................................................ 35
Hình 3.2:Dịch tảo Spirulina............................................................................... 37
Hình 3.3: Sản phẩm nước uống từ dịch tảo. ....................................................... 37

vi


DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1: Đường cong tăng trưởng của tảo Spirulina trên BC ......................... 33
Đồ thị 3.2: So sành lượng tảo nuôi trên BC và trên lỏng .................................... 34
Đồ thị 3.3: Số lần tái sử dụng BC ...................................................................... 35

vii


LỜI MỞ ĐẦU
Spirulina platensis là một loài vi khuẩn lam có dạng sợi, xoắn lò xo, có nguồn gốc từ
Châu Phi & Bắc Mỹ, hiện diện trên trái đất từ 3,6 tỉ năm trước. Tảo Spirulina là một loại
thực phẩm dinh dưỡng hoàn hảo giàu dưỡng chất nhất được tìm thấy trên thế giới, chứa
hơn 62% thành phần protein, là nguồn cung cấp vitamine tự nhiên dồi dào,chứa hỗn hợp
các vi lượng nhiều hơn bất kỳ các loại thức ăn, rau xanh, quả hạt hay các loại thảo dược
khác. Chính vì những đặc điểm đó mà Spirulina được sử dụng nhiều trong việc chăm sóc
sức khỏe, trong y dược, công nghiệp, nông nghiệp và mỹ phẩm. Mặc dù đã được sử dụng
từ rất lâu, nhưng tảo Spirulina chỉ mới được tái khám phá và sử dụng rộng rãi tại hơn 70

nước trên thế giới trong khoảng hơn 30 năm gần đây và được các tổ chức Quốc tế như
FAO/WHO công nhận và khuyên dùng.
Ở Việt Nam cũng đang dần phát triển phong trào nuôi trồng spirulina và đã đạt dược
nhiều thành công nhất định. Tuy nhiên vẫn còn nhiều khó khăn và tốn kém nên giá thành
vẫn còn khá cao.
Chất Chitosan chiết xuất từ loài Giáp xác, có thể hoạt hoá tế bào cơ thể, điều chỉnh
quy luật thần kinh và sự bài tiết hoocmon, kích thích vận động khoẻ mạnh cơ năng con
người. Thực nghiệm khoa học chứng minh rằng: Chitosan có thể ức chế sự hấp thụ
Cholestsrol của ruột non từ đó làm giảm nồng độ Cholesterol trong máu, làm cho
Cholesterol không lắng trong gan, tránh phát sinh bệnh gan nhiễm mỡ. Đồng thời,
Chitosan còn có thể giảm thiểu sự hấp thụ chlorine ion đối với cơ thể, kích thích huyết
quản mở rộng, từ đó giảm bớt huyết áp.
Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài nuôi trồng thử nghiệm spirulina trên BC nhằm tiết
kiệm diện tích, thời gian, chi phí cho những hộ gia đình muốn nuôi trồng trong nhà. Ngoài
ra, chúng tôi còn đưa ra một ứng dụng trong việc sử dụng tảo Spirulina vào trong nước
uống có chitosan cho những người ăn kiêng để đạt hiệu quả tốt hơn.

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I. Tổng quan về Spirulina platensis
I. 1

Sự phát triển của Spirulina platensis trong lịch sử loài người
Spirulina là một nguồn thức ăn đã có từ xa xưa. Kinh Thánh đã mô tả một

loại lương thực có tên gọi là “manna” ( nghĩa là “lương thực từ Thượng Đế”). Nó
giống như một đám bông, mọc trên đất. Người Israel đã thu nhặt chúng, nướng lên
ăn, nhờ đó mà thoát qua cơn đói khát. Theo nhiều nhà nghiên cứu, “manna” là một

dạng địa y – một kiểu cộng sinh giữa vi khuẩn lam và nấm, sinh trưởng trên đá ẩm.
Trong thời kỳ người Tây Ban Nha đi xâm chiếm Mêhicô ở thế kỷ XVI, có
một loại thức ăn có màu lục được các thổ dân Aztec thu vớt từ hồ Texcoco. Dân địa
phương gọi loại thức ăn này là “tecuitlalt”, theo ngôn ngữ của họ có nghĩa là “phân
đá” được bán tại các chợ Mêhicô. Sau đó, Tecuitlalt đã được xác định làm từ vi
khuẩn lam Spirulina maxima, là loại thức ăn rẻ tiền nhưng giàu dinh dưỡng.[1,2]
Năm 1940, nhà tảo học người Pháp P. Dangeard đã đề cập đến một loại bánh
có tên dihé. Dihé là một loại bánh cứng được hình thành từ vi khuẩn lam, được bộ
tộc Kanembu ở gần hồ Chad, Châu Phi nhặt từ những ao nhỏ gần xung quanh hồ và
sau đó được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và sử dụng như nguồn thực phẩm
chính.[1,2]

Hình 1.1: thổ dân Aztec thu vớt Spirulina và bán sản phẩm Spirulina
Giữa những năm 1964-1965, nhà thực vật học Jean Leonard khi tham gia vào
đội chiến hạm Đức đến sa mạc Sahara đã chú ý đến một loại bánh có màu xanh kì lạ
tương tự như các loại bánh qui. Ông đã xác định bánh dihé được làm từ Spirulina
mọc trong các hồ có tính kiềm ở vùng cận sa mạc Kanem, phía đông bắc của hồ
Chad. Ông và đồng nghiệp, Cómpere, đã minh chứng cho các bài báo trước đó bằng
2


các phân tích thành phần hóa học của Spirulina từ những quan sát của P.
Dangeard.[1,2]
Từ những năm 1970 trở đi, những nghiên cứu về dinh dưỡng và dược tính
trên Spirulina ngày càng gia tăng. Ở các nước Châu Á, việc sản xuất Spirulina
nhằm cung cấp nguồn thực phẩm dinh dưỡng cho những người dân nghèo không
được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng. Năm 1970, dự án sản xuất loài vi khuẩn
lam này trên qui mô lớn để sản xuất protein, xử lý nước thải công nghiệp và sinh
hoạt được đề xuất.[1,2]
Hiện nay, Spirulina được bán và tiêu thụ ở Đức, Brasil, Chile, Tây Ban Nha, Pháp,

Mỹ, Philippines, Ấn Độ, Châu Phi, và các nước khác. Một số công ty sản xuất Spirulina
nổi tiếng hiện nay trên thế giới như Earthrise Farms (Mỹ), Cyanotech (Mỹ), Hainan DIC
Microalgae Co. Ltd ( Trung Quốc), Solarium Biotechnology (Chile)… [1,2]
Ở Việt Nam, từ những năm 1972 đã bắt đầu đặt vấn đề nghiên cứu Spirulina. Các
nghiên cứu về sinh lý, sinh hóa, kỹ thuật nuôi trồng tiến hành đầu tiên tại phòng thí
nghiệm sinh lý hóa thực vật thuộc Viện Sinh Vật – Viện Khoa Học Việt Nam. [2]
Song song với các nghiên cứu về công nghệ nuôi trồng thủy sản, nhiều thí nghiệm
về sử dụng vi khuẩn lam phục vụ y tế cũng như các thí nghiệm sử dụng Spirulina phục vụ
chăn nuôi và thủy sản cũng được tiến hành.
Trong hai ngày 8, 9 tháng 4 năm 1986, hội nghị khoa học “Sản xuất và sử dụng
Spirulina trong ngành y tế” do Bộ Y Tế và Ủy ban nhân dân Thuận Hải triệu tập tại Thuận
Hải (Bình Thuận), đã trình bày nhiều báo cáo khoa học về sản xuất và sử dụng Spirulina
và đã thu được nhiều kết quả tốt đẹp.[2]
Tảo Spirulina dược giáo sư Ripley D. Fox – nhà nghiên cứu về tảo và các chế
phẩm từ tảo tại “Hiệp hội chống suy dinh dưỡng bằng các sản phẩm từ tảo” (A. C. M. A)
tại Pháp đưa vào Việt Nam từ 1985. Trong những năm 1985 – 1995 đã có những nghiên
cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước như nghiên cứu của GS. TS Nguyễn
Hữu Thước và cộng sự (Viện công nghệ sinh học thuộc Viện Khoa Học và Công Nghệ
Việt nam) với đề tài “Công nghiệp nuôi trồng và sử dụng tảo Spirulina”. Hay đề tài cấp
thành phố của bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng và cộng sự với đề tài “Nghiên cứu sản xuất
và sử dụng thức ăn có tảo Spirulina trong dinh dưỡng điều trị” v.v.[2]

3


Cho đến nay, nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ tảo
Spirulina đã được thành lập với công nghệ nuôi tảo trên các bể nông xây bằng xi măng, sử
dụng khí CO2 của công nghệ tạo nguồn carbon, nguồn CO2 trực tiếp lấy từ nhà máy bia,
cồn, rượu…nén hóa lỏng vào bình chứa. Đó là cơ sở như Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu
Cát, Lòng Sông (Thuận Hải), Suối Nghệ ( Đồng Nai), Đắc Min (Đắc lắc). Nguồn CO2 từ

lò nung vôi (sau khi lọc bụi) và các hầm khí biogas cũng đã được nghiên cứu tận dụng để
phát triển nuôi tảo và cũng đã thu được một số kết quả.[2]

I.2. Giới thiệu các sản phẩm từ tảo Spirulina
Trong hơn 40 quốc gia, người ta đã quen với các sản phẩm từ tảo như dạng viên
nang, dạng bột và con nhộng. Ngoài ra, Spirulina là một thành phần đặc trưng trong các
loại bánh như bánh bột mì, bánh quy, snack và nước uống. Trước đây, tảo có trong các sản
phẩm chăm sóc sắc đẹp như kem dưỡng da và dầu gội. Hiện nay, tảo còn có trong các sản
phẩm bổ sung dinh dưỡng cho các loại thủy sản, các loại chim, thú cưng như mèo và chó.
Từ nhiều năm nay những sản phẩm tự nhiên từ Spirulina đã được sử dụng rộng rãi ở Nhật
Bản, Mỹ, các nước Châu Âu, Ấn Độ, Trung Quốc,…[9]

Hình 1.2: Các sản phẩm Spirulina trên thế
giới

4


Một vài sản phẩm bổ sung
Spirulina hiện nay có bán trên thị
trường:
Bia Spirulina
Bia Spirulina giữ được các
đặc điểm của bia truyền thống và
ngoài ra còn có hàm lượng dinh dưỡng cao. [2]
Kẹo Spirulina
Kẹo Spirulina dựa trên sự kết hợp đường kính,
pectin, bột Spirulina, lạc và agar đã được sản xuất tại

Hình 1.3: Các sản phẩm

Trung Quốc. [2]

Spirulina ở Việt Nam

Bánh quy Spirulina
Bổ sung thêm vi khuẩn lam vào bánh quy sẽ

làm tăng giá trị dinh dưỡng cho bánh. Hiện nay, tại thị trường Trung Quốc, bánh quy
Spirulina và bánh quy so-da Spirulina dành cho trẻ em đang được sản xuất. [2]
Đồ uống Spirulina
Spirulina có thể được bổ sung vào thành phần của nhiều loại đồ uống nhằm làm
tăng giá trị dinh dưỡng của chúng như: nước tăng lực Spirulina, sữa chua Spirulina, trà
xanh Spirulina… [2]
Bánh mì Spirulina
Để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của bánh mì, bột Spirulina được bổ sung vào
nguyên liệu làm bánh mì. Bánh mì Spirulina có màu sắc và hương vị của Spirulina, chứa
nhiều vitamin, vi khoáng và các chất có hoạt tính sinh học khác có trong Spirulina. [2]
Mì sợi Spirulina
Một số lượng lớn sinh khối Spirulina thu được từ sản xuất quy mô lớn được sử
dụng làm mì ăn liền hoặc mì thường….[2]
Hiện nay, trên thị trường Việt Nam cũng xuất hiện nhiều loại sản phẩm của các
công ty như Vĩnh Hảo, Angel life…

5


I.3. Đặc điểm của tảo Spirulina platensis
I.3.1 Phân loại
Theo khóa phân loại của Bergey năm 1974 thì Spirulina platensis được phân loại

như sau:
Ngành : Cyanophyta
Lớp : Cyanophyceae (Cyanobacteria)
Bộ : Oscillatoriales ( Nostocales)
Họ : Oscillatoriaceae
Chi : Spirulina
Loài : Spirulina platensis [1]
I.3.2

Hình 1.4: Hình thái của Spirulina

Phân bố

Nhiều tài liệu khoa học cho biết Spirulina có nhiều ở miền bắc và nam Châu Phi,
miền bắc và nam Châu Mỹ, miền nam và trung Châu Á và vùng Đông Âu; nhiều nhất ở
những hồ tự nhiên tại Châu Phi và Châu Mỹ.
Ở nước ta, Spirulina phân bố trong các thủy vực khác nhau: sông, ao, hồ, ruộng
lúa, vũng nước... chúng thường sống đơn độc hoặc tập hợp lại thành váng nhầy.

I.3.3 Hình thái và cấu tạo của Spirulina
Spirulina là một loài vi khuẩn lam có dạng sợi và xoắn lò xo gồm 5-7 vòng đều
nhau. Dưới kính hiển vi điện tử, S. platensis có cấu trúc prokaryote, có vỏ bao, vách tế
bào gồm nhiều lớp, có hệ thống quang hợp hay phiến thylakoid, các ribosome, sợi DNA
và thể vùi.
Sợi Spirulina là một chuỗi gồm nhiều tế bào hình trụ kết hợp với nhau tạo nên, còn
được gọi là trichome. Mỗi tế bào này dài 5 µm, rộng 2 µm. Sợi Spirulina được bảo vệ
bằng một lớp vỏ bao bên ngoài. Bề rộng của trichome là khoảng 500 µm, trong một số
trường hợp chiều dài của sợi tảo có thể đạt đến xấp xỉ 1 mm. [1]
Vách tế bào của Spirulina được tạo thành bởi 4 lớp LI, LII, LIII và LIV theo thứ tự
từ trong ra ngoài. Tất cả các lớp này đều rất yếu, ngoại trừ lớp LII được tạo thành bởi

peptidoglycan, một chất làm cho vách tế bào cứng hơn. Lớp LI chứa β-1,2-glucan, một
6


loại polysaccharide khó tiêu hóa nhưng lớp này chiếm tỷ lệ ít (<1%), mỏng (12 nm). Lớp
LII với bản chất là protein và lipopolysaccharide giúp cho người dễ dàng tiêu hóa
Spirulina. [1]
Hệ thống quang hợp của Spirulina chứa các sắc tố chlorophyll a, carotene, và
phycobilisome (chứa phycocyanin có sắc tố xanh). Khoảng trống ở bên trong thylakoid bị
giới hạn bởi những túi khí bằng protein trong suốt (được tạo ra bởi dòng điện tử) có dạng
hình trụ giúp Spirulina có khả năng bơi. [1]
Spirulina chứa nhiều thể vùi đặc trưng nằm ở vùng ngoại biên kết hợp với
thylakoid. Những thể vùi đó là những hạt nhỏ cyanophycin, các thể đa diện, các hạt nhỏ
polyglucan, hạt lipid và polyphosphate. [1]
Tế bào Spirulina platensis cũng như các vi khuẩn lam khác chưa có nhân điển
hình, vùng nhân không rõ, chứa DNA trong khi tế bào thực vật bậc cao có nhân thực.

I.3.4 Vòng đời của Spirulina
Chu kỳ sống của Spirulina được tổng kết thành 3 giai đoạn cơ bản:
 Sự đứt ra thành nhiều đoạn của các trichome
 Sự gia tăng và trưởng thành của các đoạn bào tảo, và sự kéo dài các trichome.
 Sự hình thành các tế bào chuyên biệt necridium, là từng tế bào đơn của vi khuẩn
lam, các vật liệu trong tế bào bị hút về 2 phía tế bào, và bắt đầu sự vỡ ra từng mảnh.
Lúc này các hạt trong tế bào chất ít đi nên tế bào có màu xanh nhạt. Các đoạn bào
tảo có khả năng chuyển động tích cực nhờ trượt trên giá thể do tiết ra chất nhầy. Các
tế bào ở hai đầu của đoạn bào tảo mất phần gắn chặt của tế bào necridium nên trở
nên tròn ở hai đầu nhưng vách không dày thêm. Trong quá trình này, các trichome sẽ
phát triển theo chiều dọc và tạo nên dạng xoắn.[1]

7

I.3.5 Đặc điểm sinh lý của tảo Spirulina platensis:
I.3.5.1 Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố khí hậu quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của
Spirulina. Spirulina tăng trưởng trong khoảng nhiệt độ từ 18oC (ở ngoài trời thì nhiệt độ
này có thể xuống đến 12oC sự sinh trưởng của Spirulina mới suy thoái) đến 42 oC. Nhiệt
độ cực thích của Spirulina là 33 oC. [3]
Ở 50oC chỉ trong vòng 5 phút, Spirulina ngừng sinh trưởng hoàn toàn, các sợi tảo
bị đứt đoạn và sau vài giờ bị tách ra từng tế bào riêng biệt, phồng lên và bị phá hủy, huyền
phù chuyển sang màu vàng nâu. Dù sau đó được chuyển sang điều kiện có nhiệt độ thuận
lợi chúng vẫn không có khả năng phục hồi. [3]
Theo Sato và Mutara, nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến thành phần
acid béo của Spirulina. Quá trình tổng hợp lipid được kích thích trong 5 giờ đầu sau khi
chuyển từ 22oC sang 38oC. [3]
Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của Spirulina. Gần như là
nguyên tắc, đối với nhiệt độ ấm tốc độ hô hấp của Spirulina gia tăng lũy thừa theo nhiệt
độ. Mặt khác, quá trình hô hấp lại làm giảm sinh khối của Spirulina, do đó nhiệt độ càng
cao thì tốc độ giảm sinh khối càng nhanh. [3]
I.3.5.2 Ánh sáng
I.3.5.2.1 Cường độ ánh sáng
Cường độ chiếu sáng thích hợp nhất cho nuôi cấy Spirulina trong phòng thí
nghiệm là 2500 lux. Trong trường hợp nuôi cấy ngoài trời thì ánh sáng gắt của mặt trời
không phải là cường độ chiếu sáng tốt nhất cho Spirulina. Các sợi Spirulina sẽ bị phân
hủy khi được chiếu sáng mạnh trong thời gian dài (gọi là sự quang phân), do đó thường
phải khuấy môi trường để giảm thiểu thời gian tiếp xúc của Spirulina với ánh sáng gắt của
mặt trời. [3]
I.3.5.2.2 Thời gian chiếu sáng
Thời gian chiếu sáng hàng ngày càng dài thì năng suất của Spirulina càng cao. Nếu
chiếu sáng liên tục ngày đêm 24/24 giờ thì năng suất đạt cao nhất (Chekivit, 1977). Tuy

nhiên, trong nuôi cấy ở qui mô lớn không nhất thiết phải chiếu sáng liên tục 24 giờ một
ngày. [3]
8


I.3.5.2.3 Sự liên quan giữa cường độ ánh sáng và mật độ tảo trong môi trường
nuôi cấy
Mật độ tế bào cao tạo ra sự che lấp lẫn nhau giữa các tế bào, do đó những tế bào
nằm ở bề mặt được chiếu sáng nhiều nhất và các tế bào bên dưới sẽ bị giảm đi lượng ánh
sáng hấp thụ[3]
Có thể cường độ ánh sáng cao nhưng mật độ của Spirulina lớn thì mỗi sợi
Spirulina vẫn nhận được cường độ ánh sáng nhỏ. Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn
Hữu Thước và cộng sự (1978) cho thấy ở mật độ thấp, Spirulina không chịu được cường
độ ánh sáng cao. [3]
Các thí nghiệm nuôi Spirulina ở điều kiện ánh sáng tự nhiên trong mùa hè cho thấy
nếu mật độ Spirulina ban đầu là 0,81 – 1,85 g/l (tính theo lượng Spirulina khô) thì
Spirulina sinh trưởng nhanh nhất. Trong kỹ thuật nuôi cấy bán liên tục, sau mỗi lần thu
hoạch cần giữ mật độ Spirulina còn lại không thấp hơn 0,6 – 0,8 g/l. Theo tài liệu của
Zarrouk (1977), trong nuôi cấy công nghiệp có sục CO2 thì mật độ Spirulina nên giữ từ
0,5 – 3 g/l. [3]
Một số nghiên cứu tại Thạnh Lộc cho thấy với độ đục OD656nm ban đầu của môi
trường từ 0,3 trở lên, Spirulina phát triển tốt, sản xuất sinh khối cao. OD656nm từ 0,25 trở
xuống (tức là nồng độ Spirulina ban đầu quá loãng) thì Spirulina chết sau 1 – 3 ngày.
Thường thì thu hoạch tốt nhất khi OD656nm đạt 1,1 – 1,2, nếu để cao hơn thì Spirulina sẽ
chậm phát triển và dễ bị chết. Thí nghiệm còn chỉ ra rằng nếu để ánh nắng chiếu trong 1
giờ mà không khuấy sục thì Spirulina cũng bị chết. [3]
I.3.5.3 pH
Theo các nghiên cứu của Zarrouk (1966) cho thấy cường độ quang hợp của
Spirulina đạt tối đa ở pH = 8,5 – 9. Cường độ quang hợp vẫn còn cao ở pH = 10.
Nếu pH tăng lên thì cường độ quang hợp giảm nhanh và ngừng lại ở pH = 11,5, pH

thấp hơn 8 làm giảm cường độ quang hợp rõ rệt, khi pH được điều chỉnh lại mức pH = 8
sự sinh trưởng của Spirulina mới trở về nhịp độ bình thường. [1]

9


I.3.5.4 Chất dinh dưỡng
I.3.5.4.1

Carbon

J. M. Crane (1975) đã chứng minh Spirulina là một loài quang tự dưỡng bắt buộc,
không thể sinh trưởng trong tối cho dù trong môi trường có đầy đủ chất dinh dưỡng cần
thiết. Trong nước, CO2 có thể tồn tại dưới các dạng khác nhau tùy vào pH, như H2CO3,
HCO3-, CO3 2-. [1]
Nguyễn Hữu Thước, Trần Văn Tưa (1986) nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng
hợp chất carbon vô cơ đến sự sinh trưởng của S. platensis, đã kết luận rằng bicarbonate
natri là dạng hợp chất carbon vô cơ thích hợp cho sự sinh trưởng của Spirulina. Spirulina
cũng sinh trưởng tốt trong môi trường kiềm được bổ sung không khí có CO2. [1]
Vậy điều kiện tốt để nuôi Spirulina là môi trường kiềm bicarbonate, có sục không
khí chứa từ 1 – 2% CO2 để vừa cung cấp bổ sung carbon cho Spirulina, vừa duy trì độ pH
trong phạm vi 8,5 – 11. [1]
I.3.5.4.2 Nitơ
Nitơ chiếm 10% trọng lượng khô của Spirulina. Thiếu nitơ trong môi trường làm
giảm năng suất, hàm lượng protein và phycocyanin trong Spirulina vì tế bào có khuynh
hướng thoái biến một hoặc nhiều đại phân tử chứa nitơ, dẫn đến sự giảm rõ thành phần
nitơ trong tế bào và tích lũy các hợp chất dự trữ Carbon. Ngoài ra, sắc tố quang hợp của
Spirulina cũng giảm, dẫn đến tốc độ quanh hợp giảm. Dấu hiệu của sự thiếu đạm là sự
vàng úa của Spirulina, giảm bớt vòng xoắn và đường kính vòng xoắn tăng. [3]
Các hợp chất nitơ mà Spirulina có thể sử dụng là NO3 -, NO2 -, NH4 +, acid amin,

ure, glutamine, asparagine, purine và dẫn xuất, xanthine, hypoxanthine, và acid uric.
NO3- là dạng nitơ được Spirulina ưa thích nhất. Trong môi trường Zarrouk, NO3được cung cấp dưới dạng NaNO3 2,5 g/l ( tương đương lượng nitơ là 412 mg/l). [3]
Spirulina vẫn có thể sử dụng NO2- là nguồn nitơ duy nhất nhưng với nồng độ thấp
(1mm), nếu cao hơn sẽ ức chế tăng trưởng. [3]
Amonium (NH4+) có thể được hầu hết các loài vi khuẩn lam sử dụng như là nguồn
nitơ duy nhất. Tuy nhiên, Spirulina rất nhạy cảm với hàm lượng NH4+ cao, chỉ cần khoảng
1 mmol NH4+ có thể ức chế sự tăng trưởng của chúng.

10


Urea: Đây là một nguồn nitơ có tiềm năng tốt cho các loài vi khuẩn lam, nó thường
được phân hủy trước khi vào tế bào. Có 2 enzyme biến dưỡng urea là urease và urea
amidolyase.[3]
I.3.5.4.3 Phosphor
Phosphor là một yếu tố chính cần cho sự tăng trưởng của Spirulina. Phần lớn trong
quá trình sinh lý của Spirulina, đặc biệt là những quá trình liên quan đến sự chuyển hóa
năng lượng và tổng hợp acid nucleic, phosphor luôn giữ một vai trò quan trọng.
Nghiên cứu của Zarrouk C. (1996) cho thấy khi môi trường không có phosphor
hoặc nồng độ của phosphor dưới 10mg/l, Spirulina bị dãn vòng xoắn, màu sắc trở nên
vàng. [3]
Dạng Phosphor chính mà Spirulina sử dụng là Phosphor vô cơ (H2PO4- và HPO42-)
hoặc Pi. Trong sản xuất, để đảm bảo cho các quá trình sống của Spirulina được bình
thường cần giữ lượng phosphor trong môi trường không ít hơn 40 mg/l. [1]
I.3.5.4.4 Kali và Natri
Cũng như phosphor, khi không có Kali sẽ làm cho vòng xoắn của Spirulina bị giãn
ra, vàng úa. Triệu chứng thiếu Kali được nhận biết sau 2 ngày (theo Zarrouk, 1996). Khi
nồng độ Kali trong môi trường trên 5 g/l (tương ứng 10 g KCl/l) sinh trưởng của tế bào
bắt đầu giảm.
Natri cần cho sinh trưởng của Spirulina, nồng độ Natri cao không gây độc cho

Spirulina cho dù nồng độ lên tới 18 g/l. Theo Zarrouk C. (1996) thì tỉ lệ Kali/Natri có vai
trò quan trọng. Tỉ lệ tốt nhất cho sự sinh trưởng của Spirulina là Kali/Natri ≤ 5, nếu tỉ lệ
này lớn hơn 5 sẽ làm chậm sự sinh trưởng của Spirulina và khi tỉ lệ này quá cao sẽ phá
hỏng cấu trúc của Spirulina. [1]
I.3.5.4.5 Sắt
Sắt là một nguyên tố cần thiết và không thể thay thế được đối với Spirulina. Thiếu
sắt không những ảnh hưởng mạnh mẽ lên sự sinh trưởng của Spirulina mà còn ảnh hưởng
rõ đến hàm lượng protein trong Spirulina.
Nếu Spirulina phát triển trong môi trường đầy đủ chất dinh dưỡng nhưng thiếu sắt
thì hàm lượng protein chỉ đạt 52%, trong khi với môi trường Zarrouk có hàm lượng sắt 5,6
mg/l thì hàm lượng protein lên đến 71%. Spirulina có thể sử dụng các dạng Fe2(SO4)3,
11


FeSO4 và phát triển bình thường trong khoảng 0,56 – 56 mg/l. Việc bổ sung sắt từ từ trong
thời gian nuôi cấy cho kết quả tốt hơn là bổ sung toàn bộ lượng sắt một lượt.
Sắt có liên quan đến sự đồng hóa Nitơ vì Ferredoxin cần đến nó như một chất cho
điện tử cho hai enzyme nitrate reductase và nitrite reductase.
Sắt quan trọng cho cả quá trình quang hợp của hệ thống quang hợp, nó ảnh hưởng
đến các sắc tố chính chlorophyll và phycocyanin.
Khi sắt bị hạn chế chì c-phycocyanin và chlorophyll a đều bị thoái hóa, glucose
được tế bào tích lũy, hoạt động của nitrate ruductase và nitrit reductase tăng lên trong 50
giờ, sau đó giảm dần. Khi sắt được khôi phục trở lại thì tăng trưởng được phục hồi, lượng
sắc tố trong tế bào tăng nhanh, lượng glucose giảm đi. [3]
I.3.5.4.6 Oxygen và Hydrogen
Oxygen cần cho sự biến dưỡng và cấu trúc của Spirulina. Oxygen là thành phần
của hầu hết các hợp chất hữu cơ trong tế bào và là chất nhận điện tử sau cùng trong quá
trình oxy hóa sinh học, Spirulina nhận O2 từ khí quyển hoặc từ O2 tan trong nước. [1]
Thử nghiệm cho biết đến nay khoảng 50% loài vi khuẩn lam có hoạt tính
hydrogenase xúc tác phản ứng:

2H2 +CO2

(CH2O) + H2O

Đây là phản ứng chứng minh khả năng sử dụng H2 của Spirulina. Ngoài ra,
Spirulina còn sử dụng H2 để khử các chất FAD, FHN, NAD, NADP, pyruvate, O2.
I.3.5.4.7 Clor
Theo tài liệu của Zarrouk C. (1996) nồng độ Clor thấp ảnh hưởng rõ đến sinh
trưởng của Spirulina. Thiếu Clor thì độ xoắn của Spirulina bị chặt lại, tiếp theo sau đó cấu
trúc của Spirulina bị phá hủy. Nồng độ Clor cao không gây độc cho Spirulina.[1]
I.3.6 Thành phần dinh dưỡng

Hình 1.5: Thành phần tảo Spirulina platensis
12


I.3.6.1 Protein và các amino acid
Spirulina có nguồn protein cao nhất trong các nguồn protein tự nhiên (65% trọng lượng
khô), cao hơn bất kỳ loại thực vật nào, kể cả bột đậu nành (35%).[9]
Bảng 1.1: hàm lượng protein của Spirulina và các loại thực phẩm khác[9]
Thực phẩm

%Protein

Bột Spirulina

65

Bột trứng

47

Sữa bột không kem

37

Bột đậu nành

35

Thịt gà

24

Cá,thịt bò

22

Spirulina chứa đầy đủ các amino acid thiết yếu và không thiết yếu, cao hơn nhiều
so với các loai rau, củ khác.
Bảng 1.2: thành phần các amino acid trong 10gram Spirulina.[9]
Amino acid thiết yếu

% khối lượng

Amino acid không thiết yếu

% khối lượng

Isoleucine

5,6

Alanine

7,6

Leucine

8,7

Arginine

6,9

Methionine

4,7

Aspartic acid

9,8

Phenylalanie

2,3

Cystine

1,0

Threonine

4,5

Glutamic acid

14,6

Trytophan

5,2

Glycine

5,2

valine

1,5

Histidine

1,6

6,5

Proline

4,3

Serine

5,2

Tyrosine

4,8

13


Spirulina không có cellulose ở vách tế bào, được cấu tạo bởi nucopolysaccharide
nên cơ thể người có thể tiêu hóa và hấp thụ tới 85% - 95% protein một cách dễ dàng.
I.3.6.2 Vitamin
Spirulina rất giàu các loại vitamin như provitamin A, vitamin E, B1. B2, B3,…So
với các loại thực phẩm khác thì spirulina có hàm lượng provitamin A (2.330.000 IU/kg)
tương đối cao. Spirulina rất giàu vitamin B12 (0,8 mg/100g), rất có giá trị trong việc bổ
sung vào quá trình điều trị bệnh thiếu máu ác tính.
Bảng 1.3 Hàm lượng vitamin trong bột Spirulina[9]
Thành phần vitamin

/ 10 gram

Vitamin A (beta carotene)
Vitamin C

23000 IU
0 mg

Vitamin E (a-tocopherol)

1,0 IU

Vitamin K

2 mg

Vitamin B1 (thiamin)

0,35 mg

Vitamin B2 (riboflavin)

0,40 mg

Vitamin B3 (niacin)

1,40 mg

Vitamin B6 (pyridoxine)

0,80 mg

Folate (folic acid)

0,01 mg

Vitamin B12 (cyanocobalamin)

0,20 mg

Biotin

0,05 mg

Inositol

6,4 mg

Panthothenic acid

0,10 mg

I.3.6.3 Lipid
Chứa 4- 7% lipid, trong đó có chứa nhiều acid béo thiết yếu: acid linoleic (LA) và
acid γ-linoleic (GLA). GLA có vai trò làm giảm lượng lipoprotein, hiệu quả gấp 170 lần
so với LA. Spirulina được xem là nguồn cung cấp GLA tốt nhất, sau đó là sữa mẹ và một
số ít dầu thực vật.
14


Bảng 1.4 Các acid béo chủ yếu có trong Spirulina [9]
Thành phần các acid béo

mg/10g tảo

Myristic acid

1

Palmitic acid

244

Palmitoleic acid

33

Heptadecanoic acid

2

Stearic acid

8

Oleic acid

12

Linoleic acid

97

Gamma-linolenic acid

135

Các acid béo khác

14

I.3.6.4 Thành phần khoáng
Chứa nhiều khoáng chất thiết yếu cho cơ thể như: calcium, sắt, magnesium,
kali, kẽm, selen và các chất khoáng vi lượng khác

.

Sắt trong Spirulina được hấp thu tốt hơn 60% so với sắt sulfate và các nguồn bổ
sung khác. Do đó, Spirulina được xem là một nguồn sắt dồi dào cho các bà mẹ đang mang
thai bị thiếu máu.
Bảng 1.5 Thành phần khoáng trong bột Spirulina. [9]
Khoáng chất

mg /10 g

Calcium

70

Iron

10

Phosphorus

80

Magnesium

40

Zinc

3

Copper

1,2

15


Maganese

5

Chromium

0,25

Sodium

90

Potassium

140

I.3.6.5 Carbohydrate
Spirulina platensis chứa khoảng 13,6% carbohydrate, một số trong chúng là
glucose, rhamnose, mannose, xylose và galactose. Vì không có celllulose ở vách tế bào,
nên spirulina trở thành một loại thực phẩm thích hợp cho những người bị bệnh khó tiêu và
những người lớn tuổi.
I.3.6.6 Acid nucleic
Một trong những vấn đề chính khi tiêu thụ các vi sinh vật là hàm lượng nucleic
acid của chúng cao, điều này có thể gây bệnh cho người như bệnh gút. Hàm lượng trong
Spirulina là 2,2% – 3,5% acid nucleic của RNA và 0,6% - 1% của DNA theo trọng lượng
khô, con số này thấp hơn 5% hàm lượng trung bình cho phép đối với nucleic acid.[1]
I.3.6.7 Enzyme
Enzyme quan trọng nhất trong sinh khối Spirulina khô là superoxide dismutase
(SOD). Enzyme này xúc tác quá trình khử các sản phẩm của phản ứng peroxide hóa và
loại bỏ các yếu tố thúc đẩy quá trình lão hóa cơ thể sống. Trong 10g tảo khô của Earthrise
Farm có từ 10000 – 37000 đơn vị SOD hoạt động.[1]
I.3.6.8 Các sắc tố
Trong Spirulina có chứa một số sắc tố tự nhiên với hàm lượng khá cao. Các sắc tố
này có vai trò rất tốt cho sức khỏe và giúp tổng hợp các enzyme cần thiết cho sự điều hòa
biến dưỡng của cơ thể. Ngoài ra, các sắc tố này còn đónng vai trò tạo nên các màu đặc
trưng cho các loài chim hồng hạc ở African Valley, cá, trứng, và gà khi chúng ăn loài vi
khuẩn lam này.

16


Bảng 1.6 Sắc tố trong bột Spirulina.[9]
Sắc tố

mg / 10g

Phycocyanin

1400

Chlorophyll

100

Carotenoids

37

-

Carotenes

20

-

xanthophylls

17

I.3.7 Tác dụng của tảo Spirulina
Nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy việc tiêu thụ Spirulina liên tục trong 4 tuần sẽ
làm giảm lượng cholesterol trong máu xuống 4,5% (henrikson,1994) và làm giảm đáng kể
trọng lượng cơ thể xuống 1,4 ± 0,4kg. Hàm lượng cholesterol được hạ xuống một phần là
do Spirulina có hàm lượng acid -linoleic cao.[1,13]
β-carotene là một trong những chất có tác dụng chống lại các gốc tự do gây ung

thư tế bào có hiệu quả nhất. Nhiều nghiên cứu tại trường đại học Harvard đã chứng minh
rằng bệnh ung thư ở miệng có thể suy giảm khi sử dụng dịch chiết của Spirulina. Khi bôi
dung dịch β-carotene từ Spirulina lên các khối u ở miệng của chuột thì thấy số khối u
cũng như kích thước của chúng đều giảm, trong một số trường hợp thì hoàn toàn mất hẳn
khối u.[1]
Một chất polysaccharide được chiết từ Spirulina, được gọi là calcium – spirulan
(Ca-SP), được tạo nên từ đường rhamnose, ribose, mannose, fructose, galactose, xylose,
glucose, glucuronic acid, galacturonic acid và calcium sulfate, được biết đó là hoạt tính
chống virus HIV, virus gây bệnh giộp da, bệnh cúm A, bệnh quai bị vả bệnh sởi.[1,13]
Spirulina tiết ra nhiều sản phẩm biến đưỡng có thể biến đổi được như acid hữu cơ,
vitamin và các hormone thực vật.[1,13]
Spirulina có chứa một lượng lớn vitamin A, chất quan trọng trong việc ngăn ngừa
các bệnh vè mắt. Sắt và vitamin B12 có ích trong việc điều trị bệnh thiếu máu do sắt và
bệnh thiếu máu ác tính. Tảo còn có hiệu quả tích cực đối với các bệnh về tim mạch, bệnh
Parkinson, bệnh suy dinh dưỡng, sơ vữa động mạch và trong điều trị các vết thương,
chống viêm, chống oxi hóa.[1,13]
17


Tại một số nước, spirulina được bổ sung vào trong thực phẩm dành cho các bà mẹ
mang thai, trẻ em, người già và người ăn kiêng nhằm tăng giá trị dinh dưỡng.
Spirulina còn được làm thức ăn cho cá, chim, ngựa, gia súc và gia cầm để làm tăng
tốc độ tăng trưởng, khả năng kháng bệnh và hoàn thiện giới tính.[1]
Ngoài ra, spirulina còn được sử dụng để sản xuất sinh khối, các sắc tố, enzyme,
chất chống nấm, chống vi khuẩn, chống bệnh bạch cầu và được dùng trong xử lý nước
thải, thuốc diệt cỏ.[13]

I.4 Bacterial cellulose - BC
I.4.1 Vi khuẩn sản xuất BC – Acetobacter xylinum
BC được tổng hợp bởi một số loài vi khuẩn, trong đó chủng Acetobacter xylinum

sinh tổng hợp BC hiệu quả nhất và được tập trung nghiên cứu nhiều nhất.[4]
Theo khóa phân loại của Bergey, Acetobacter xylinum thuộc:
-

Lớp : Schizomycetes

-

Bộ: Peudomoasales

-

Bộ phụ: Pseudomonadieae

-

Họ: Pseudomonadaceae

Acetobacter xylinum là vi khuẩn Gram âm, nhưng
Gram của chúng có thể bị biến đổi do tế bào bị già hoặc do

Hình 1.6: Acetobacter
xylinum

điều kiện môi trường. Tế bào có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di động hay
không di động và không sinh bào tử. A.xylinum thuộc loại vi khuẩn hiếu khí bắt buộc nên
chúng tăng trưởng ở bề mặt tiếp xúc giữa môi trường lỏng và môi trường khí. [4]
A. xylinum có thể sử dụng nhiều nguồn đường khác nhau và tùy thuộc vào chủng
mà nguồn đường nào được sử dụng tốt nhất. Chúng có thể chuyển hóa glucose thành acid
gluconic làm cho pH của môi trường giảm từ 1 đến 2 đơn vị. Nhiệt độ tối ưu để A.

xylinum phát triển là từ 25 0C đến 300C và pH từ 5,4 đến 6,3. Theo Maccormide (1996), A.
xylinum có thể phát triển trong phạm vi pH từ 3 -8, nhiệt độ từ 12- 35 0C và nồng độ
ethanol có thể lên đến 10%. [4]

18


Khi nuôi trên môi trường đặc, lúc tế bào còn non, khuẩn lạc mọc riêng rẽ, nhầy và
trong suốt, xuất hiện sau 3 đến 5 ngày. Khi già, tế bào mọc dính nhau thành từng cụm và
khuẩn lạc mọc theo đường ria cấy.
I.4.2

Giới thiệu về Bacteria Cellulose (BC)

Cellulose là một polymer sinh học dồi dào nhất trên trái đất, là thành phần chính
của sinh khối thực vật cũng như đại diện cho các polymer ngoại bào vi sinh vật. Cellulose
vi khuẩn (BC) là sản phẩm của trao đổi chất sơ cấp và chủ yếu tạo màng bảo vệ, trong khi
cellulose thực vật đóng vai trò cấu trúc. [4]
I.4.2.1 Cấu trúc
Cellulose là một polymer không phân nhánh bao gồm những gốc glycopyranose
nối với nhau bởi nối β-1,4. Các nghiên cứu cho thấy BC có cấu trúc hóa học giống y hệt
PC (plant cellulose-cellulose thực vật). Tuy nhiên, cấu trúc đa phân và thuộc tính của BC
và PC khác nhau. [2,4]
Các sợi mới sinh ra của BC kết lại với nhau để
hình thành nên các sợi sơ cấp (subfibril), các sợi sơ cấp
kết thành vi sợi (microfibril) (Jonas và Farah,1989). Các
vi sợi nằm trong các bó (bundle) và cuối cùng hình thành
các dải (ribbon) (Yamanaka và cộng sự, 2000). Những
dải vi sợi cellulose vi khuẩn mịn, có chiều dài thay đổi

Hình 1.7: Cấu trúc vi sợi của BC

từ 1 - 9µm làm hình thành nên cấu trúc lưới dày đặc,
được ổn định bởi các nối hydrogen. Cấu trúc của BC phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện
nuôi cấy. Ở điều kiên nuôi cấy tĩnh, vi khuẩn tổng hợp được miếng cellulose trên bề mặt
của dịch nuôi cấy, tại ranh giới giữa bề mặt dịch lỏng và không khí giàu oxy. Các sợi BC
được tạo ra từ môi trường tĩnh ít tẽ nhánh hơn các sợi BC được tạo ra từ môi trường lắc.
BC được tạo ra từ môi trường nuôi cấy lắc sẽ có dạng hạt nhỏ, hạt hình sao và hình sợi dài
và phân tán tốt trong môi trường. [2,4]

19