Nghiên cứu tạo sinh khối spirulina platensis sạch bằng quy trình nuôi trong hệ kín

ĈҤI HӐC QUӔC GIA THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH
TRѬӠNG ĈҤI HӐC KHOA HӐC TӴ NHIÊN

Phan Văn Dân

NGHIÊN CӬU TҤO SINH KHӔI SPIRULINA PLATENSIS SҤCH BҴNG
QUY TRÌNH NUÔI TRONG Hӊ KÍN

Chuyên ngành: Hóa Sinh
Mã sӕ: 60. 42. 30

LUҰN VĂN THҤC SƬ SINH HӐC

NGѬӠI HѬӞNG DҮN KHOA HӐC: TS. Lê ChiӃn Phѭѫng

THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH – 2009



LӠI CҦM ѪN
Vӟi tҩm lòng tha thiӃt, lӡi cҧm ѫn chân thành và sâu sҳc nhҩt xin gӱi
ÿӃn gia ÿình, quí thҫy cô, cùng tҩt cҧ ngѭӡi thân và bҥn bè:
Con xin cҧm ѫn Cha, Mҽ ngѭӡi ÿã sinh ra, nuôi dѭӥng và dҥy dӛ con
trѭӣng thành, ngѭӡi luôn ӣ bên cҥnh con, ӫng hӝ con, ÿӝng viên con vѭӧt
qua tҩt cҧ nhӳng khó khăn và thӱ thách trong cuӝn sӕng.
Em xin chân thành cҧm ѫn thҫy Lê ChiӃn Phѭѫng ngѭӡi ÿã hӃt lòng,
quan tâm, hѭӟng dүn em tұn tình và truyӅn ÿҥt cho em nhӳng kinh nghiӋm
quý báu trong suӕt thӡi gian em thӵc hiӋn luұn văn này.
Em xin chân thành cҧm ѫn thҫy cô ӣ ViӋn Sinh Hӑc NhiӋt Ĉӟi ÿã
giúp ÿӥ và tҥo mӑi ÿiӅu kiӋn cho em trong thӡi gian em thӵc hiӋn luұn văn
này.

Em xin chân thành cҧm ѫn các thҫy cô trong bӝ môn Hóa Sinh, cùng
tҩt cҧ các thҫy cô trѭӡng Ĉҥi Hӑc Khoa Hӑc Tӵ Nhiên ÿã dҥy dӛ và truyӅn
ÿҥt cho em nhӳng kiӃn thӭc quý báu trong suӕt thӡi gian em hӑc ӣ trѭӡng.
Lӡi cҧm ѫn chân thành xin gӱi ÿӃn tҩt cҧ nhӳng ngѭӡi thân, bҥn bè,
các em sinh viên, ÿһc biӋt là bҥn Võ Thanh Trang ÿã giúp ÿӥ, lҳng nghe và
ÿӝng viên trong quá trình làm luұn văn.
TP. HCM, ngày 09 tháng 09 năm 2009
Phan Văn Dân


MӨC LӨC
Trang phө bìa
Lӡi cҧm ѫn
Mөc lөc
Danh mөc bҧng
Danh mөc hình
Danh mөc ÿӗ thӏ
Danh mөc sѫ ÿӗ
Lӡi mӣ ÿҫu
CHѬѪNG 1. TӘNG QUAN
1.1 Tәng quan vӅ Spirulina
1.1.1 Lӏch sӱ phát hiӋn và sӱ dөng Spirulina ....................................................2
1.1.2 Phân loҥi hӑc .............................................................................................3
1.1.3 Phân bӕ ......................................................................................................4
1.1.4 Ĉһc ÿiӇm sinh hӑc cӫa Spirulina ..............................................................5
1.1.5 Giá trӏ dinh dѭӥng......................................................................................8
1.1.5.1 Protein ..........................................................................................9
1.1.5.2 Acid amin ....................................................................................10
1.1.5.3 Lipid ............................................................................................11
1.1.5.4 Các acid béo ................................................................................12

1.1.5.5 Hydrocarbua no...........................................................................14
1.1.5.6 Carbohydrate ...............................................................................14
1.1.5.7 Acid nucleic ................................................................................14
1.1.5.8 Sҳc tӕ...........................................................................................15
1.1.5.9 Vitamin........................................................................................16
1.1.5.10 Khoáng chҩt ..............................................................................18


1.1.5.11 Enzyme......................................................................................19
1.1.5.12 Mӝt sӕ nghiên cӭu khác ............................................................20
1.1.6 Phѭѫng pháp thu hoҥch............................................................................22
1.1.7 Mӝt sӕ ӭng dөng cӫa Spirulina................................................................22
1.1.8 TriӇn vӑng nuôi Spirulina quy mô lӟn.....................................................24
Tәng

an ên Ӆ

tr nh

n cӗn th ic

. .

hái niӋm chung......................................................................................

. .

ѫ sӣ sinh hóa cӫa lên men cӗn ethylic ..................................................

Tәng

an Ӆ nҩ

n

. . Ĉһc tính và cѫ chӃ hoҥt ÿӝng cӫa nҩm men ............................................
. .
Tәng

ӝt sӕ loҥi nҩm men tiêu biӇu ................................................................
an Ӆ

ұt rӍ ÿѭӡng

. .

guӗn gӕc rӍ ÿѭӡng .................................................................................

. .

hành phҫn cӫa rӍ ÿѭӡng .........................................................................

. .

hành phҫn hoá hӑc cӫa rӍ ÿѭӡng............................................................

. .

ҩn ÿӅ sӱ dөng rӍ ÿѭӡng hiӋn nay .........................................................

Tәng

an Ӆ h car on io i

Tәng

an Ӆ hӋ thӕng n

tia cӵc t

tra io t, V

i Spirulina

. .

Ӌ hӣ........................................................................................................

. .

Ӌ kín.......................................................................................................

. .

ӝt sӕ vҩn ÿӅ nghiên cӭu cho thiӃt kӃ hӋ kín .........................................

Tәng

an Ӆ c c Ӄ tӕ ҧnh hѭӣng ên ӵ h t triӇn cӫa Spirulina

. .

iá trӏ p .................................................................................................

. .

ѭӡng ÿӝ ánh sáng ..................................................................................

. .

hiӋt ÿӝ....................................................................................................

. .

hӃ ÿӝ ÿҧo trӝn........................................................................................

. .

ăng suҩt sinh khӕi trong hӋ kín .............................................................


VҰT L ӊ V PHѬѪN

CHѬѪN

PH P

th ҫn chӫng Spirulina

Phѭѫng h

. .

ia

..............................................................................................

. .

ôi trѭӡng arrouk vô trùng ...........................................................

c ÿӏnh nӗng ÿӝ tӃ
HӋ thӕng n
. .

. .

o an ÿҫ ÿӇ n

i Spirulina..............................

i Spirulina............................................................................

hiӃt kӃ hӋ thӕng..............................................................................
. . .

Ӌ hӣ ...................................................................................

. . .

Ӌ kín ..................................................................................

oҥt ÿӝng hӋ thӕng ..........................................................................
. . .

oҥt ÿӝng cӫa hӋ hӣ ...........................................................

. . .

oҥt ÿӝng cӫa hӋ kín ..........................................................

Phѭѫng h

ên

n cӗn

c ÿӏnh nӗng ÿӝ C
c ÿӏnh cѭӡng ÿӝ nh

ng

ÿӝ tr

Ӆn

ӕt cӫa ұt iӋ

hӋ thӕng
c ÿӏnh ÿӝ o
Phѭѫng h

h a tan
th hoҥch inh hӕi
c ÿӏnh trӑng ѭӧng h cӫa inh hӕi

Phѭѫng h
T nh ӕ
T nh năng

no
ҩt inh hӕi

Ĉӏnh ѭӧng ch oro h
Ĉӏnh ѭӧng h coc anin
Ĉӏnh ѭӧng carot noi
Ĉӏnh ѭӧng car oh
Ĉӏnh ѭӧng ÿҥ

rat

tәng ӕ th o hѭѫng h

K

ah


Ĉӏnh ѭӧng i i

ҵng hѭѫng h

c ÿӏnh tәng nҩ

Phѭѫng h
KiӇ

tra E. coli

KiӇ

tra Salmonella
ӱ

Phѭѫng h
CHѬѪN
KӃt

ӕc

n, nҩ

thӕng ê SPSS

ҦV

KӂT

So h t

ӊN L ҰN

ҧ th ҫn chӫng S. platensis.............................................................

. .

Ӄt quҧ thuҫn chӫng bҵng tác nhân

. .

Ӄt quҧ thuҫn chӫng bҵng môi trѭӡng arrouk vô trùng ................

. .

Ӄt quҧ hình thái S. platensis...........................................................

KӃt

ҧ

c ÿӏnh

ұt ÿӝ tӃ

KӃt

ҧ hӋ thӕng n

..........................................

o hӣi ÿҫ ÿӇ n

i S. platensis..............

i S. platensis...........................................................

Ӄt quҧ xây dӵng hӋ thӕng ..............................................................

. .

. . .

Ӌ hӣ ...................................................................................

. . .

Ӌ kín ..................................................................................

Ӄt quҧ hoҥt ÿӝng hӋ thӕng .............................................................

. .

. . .

Ӌ hӣ ...................................................................................

. . .

Ӌ kín ..................................................................................

KӃt

ҧ ên

KӃt

ҧ

c ÿӏnh nӗng ÿӝ C

KӃt

ҧ

c ÿӏnh cѭӡng ÿӝ nh

n cӗn

c ÿӏnh ÿӝ o

ng

h a tan

KӃt

ҧ th hoҥch inh hӕi

KӃt

ҧ t nh ӕ

no

KӃt

ҧ

c ÿӏnh tәng nҩ

KӃt

ҧ

c ÿӏnh E. coli

KӃt

ҧ

c ÿӏnh Salmonella

n, nҩ

ӕc


CHѬѪN

KӂT L ҰN V K ӂN N Hӎ

.

Ӄt luұn .....................................................................................................

.

iӃn nghӏ...................................................................................................
ӊ

Ө Ө

Ҧ


DANH MӨC BҦNG
Bҧng 1.1 Thành phҫn acid amin trong Spirulina .....................................................11
Bҧng 1.2 Mӝt sӕ loҥi acid béo chính trong hai chӫng Spirulina...............................13
Bҧng 1.3 Hàm lѭӧng acid nucleic trong mӝt sӕ thӵc phҭm .....................................15
Bҧng 1.4 Hàm lѭӧng sҳc tӕ tӵ nhiên trong sinh khӕi S. platensis ............................15
Bҧng 1.5 Hàm lѭӧng vitamin trong Spirulina so vӟi nhu cҫu hàng ngày ................17
Bҧng 1.6 Khoáng và các nguyên tӕ vӃt trong Spirulina ...........................................18
Bҧng 1.7 Thành phҫn hóa hӑc cӫa rӍ ÿѭӡng ............................................................30
Bҧng 1.8 Ѭu, nhѭӧc ÿiӇm cӫa hӋ hӣ và hӋ kín .........................................................34
Bҧng 2.1 Thành phҫn cӫa môi trѭӡng Zarrouk.........................................................43
Bҧng 2.2 Bӕ trí thí nghiӋm vӅ cѭӡng ÿӝ ánh sáng và tӕc ÿӝ dòng khí .....................45
Bҧng 2.3 Bӕ trí thí nghiӋm vӅ thӡi gian sөc khí .......................................................46
Bҧng 2.4 Bӕ trí thí nghiӋm vӅ nguӗn carbon cung cҩp cho S. platensis...................46
Bҧng 2.5 Thành phҫn cӫa môi trѭӡng Hansen..........................................................47
Bҧng 2.6 Thí nghiӋm xây dӵng ÿѭӡng chuҭn saccharose.........................................56
Bҧng 2.7 Thí nghiӋm phҧn ӭng mҫu cӫa ÿѭӡng saccharose.....................................56
Bҧng 3.1 DiӉn biӃn sӕ khuҭn lҥc sau mӛi lҫn cҩy chuyӅn ........................................65

Bҧng 3.2 Tӕc ÿӝ tăng sinh cӫa S. platensis ӣ nӗng ÿӝ tӃ bào ban ÿҫu
0,1; 0,2; 0,3; và 0,4 m/giây .......................................................................69
Bҧng 3.3 Mӝt sӕ ÿһc ÿiӇm khác biӋt cӫa hai hӋ 3 và 4.............................................74
Bҧng 3.4 Mӝt sӕ ѭu, nhѭӧc ÿiӇm khi nuôi S. platensis cӫa hai hӋ 3 và 4 ................75
Bҧng 3.5 Bҧng 3.5 Sӵ tăng trѭӣng cӫa S. platensis khi nuôi trong
hai hӋ 3 và 4, sөc khí 1 l/phút, ӣ ÿiӅu kiӋn phòng thí nghiӋm ..................76
Bҧng 3.6 Hàm lѭӧng các chҩt trong S. platensis nuôi ӣ
hai hӋ 3 và 4, sөc 1 l/phút..........................................................................79
Bҧng 3.7 Nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis nuôi trong hӋ hӣ.......................................81
Bҧng 3.8 Hàm lѭӧng các chҩt trong S. platensis nuôi trong hӋ hӣ...........................83


Bҧng 3.9 Cѭӡng ÿӝ ánh sáng và nhiӋt ÿӝ cӫa dӏch nuôi S. platensis trong hӋ 4 ......84
Bҧng 3.10 Nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis dѭӟi ánh nҳng trӵc tiӃp
ӣ vұn tӕc dòng khí 0,1; 0,3 và 0,5 m/giây................................................85
Bҧng 3.11 Nӗng ÿӝ các chҩt trong S. platensis khi nuôi dѭӟi ánh nҳng trӵc tiӃp,
ӣ ba vұn tӕc 0,1; 0,3 và 0,5 m/giây ...........................................................88
Bҧng 3.12 Nӗng ÿӝ sinh khӕi ӣ ÿiӅu kiӋn có mái che,
vұn tӕc 0,1; 0,3 và 0,5 m/giây ...................................................................90
Bҧng 3.13 Nӗng ÿӝ các chҩt dinh dѭӥng và các sҳc tӕ trong sinh khӕi S. platensis
khi nuôi ӣ ÿiӅu kiӋn có mái che, ӣ ba vұn tӕc dòng khí
0,1; 0,3 và 0,5 m/giây...............................................................................92
Bҧng 3.14 Nӗng ÿӝ oxy hòa tan ӣ vұn tӕc sөc 0,1; 0,3 và 0,5 m/giây .....................93
Bҧng 3.15 Nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis ӣ hai thӡi gian sөc khí khác nhau ..........94
Bҧng 3.16 Nӗng ÿӝ oxy hòa tan trong môi trѭӡng nuôi S. platensis ӣ thӡi
gian sөc khí khác nhau ..............................................................................96
Bҧng 3.17 Hàm lѭӧng các chҩt trong S. platensis khi sөc khí
9-10 giӡ/ngày ............................................................................................96
Bҧng 3.18 Mӝt sӕ thông sӕ hoҥt ÿӝng cӫa hӋ nuôi S. platensis tӯ nguӗn carbon
cӫa CO2 lên men cӗn.................................................................................97

Bҧng 3.19 Sӵ phát triӇn cӫa S. platensis trên hai nguӗn carbon khác nhau ............98
Bҧng 3.20 Hàm lѭӧng các chҩt trong S. platensis khi nuôi bҵng nguӗn
carbon tӯ CO2 không khí và CO2 lên men cӗn .......................................100
Bҧng 3.21 Tác ÿӝng cӫa nӗng ÿӝ sinh khӕi ban ÿҫu lên nӗng ÿӝ sinh khӕi tăng theo
ngày (phө lөc 1).
Bҧng 3.22 Sӵ khác biӋt nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis ӣ hai hӋ 3 và 4 (phө lөc 2).
Bҧng 3.23 Sӵ khác biӋt vӅ nӗng ÿӝ sinh khӕi theo ngày khi nuôi S. platensis trong hӋ
hӣ (phө lөc 3).


Bҧng 3.24 Vұn tӕc dòng khí ҧnh hѭӣng lên nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis dѭӟi ánh
nҳng trӵc tiӃp (phө lөc 4).
Bҧng 3.25 Nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis theo ngày nuôi dѭӟi ánh nҳng trӵc tiӃp (phө
lөc 4).
Bҧng 3.26 Vұn tӕc dòng khí ҧnh hѭӣng lên nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis ӣ ÿiӅu kiӋn
có mái che (phө lөc 5).
Bҧng 3.27 Nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis theo ngày nuôi dѭӟi ӣ ÿiӅu kiӋn có mái che
(phө lөc 5).
Bҧng 3.28 Sӵ khác biӋt cӫa nӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis ӣ ba thӡi gian sөc khí (phө
lөc 6).
Bҧng 3.29 Sӵ khác biӋt cӫa nӗng ÿӝ sinh khӕi khi nuôi S. platensis bҵng ba nguӗn
carbon khác nhau (phө lөc 7).
Bҧng 4.1 So sánh các thông sӕ thu ÿѭӧc khi nuôi S. platensis
ӣ hai hӋ hӣ và hӋ kín 4 ...........................................................................104


D NH MӨC H NH

ình .

ánh Spirulina bán ӣ had và hóa thҥch cӫa sӧi ÿa bào Spirulina.............

ình .

át cҳt tӃ bào S. platensis.............................................................................

ình .

ô hình sҳp xӃp vách tӃ bào S. platensis ...................................................

ình .

ӝt phҫn cӫa vách ngăn cho thҩy nӃp gҩp. .................................................

ình .

ҩm men dѭӟi kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ ...........................................................

ình .

ô hình bӇ race ay ...................................................................................

ình .

ұt ÿӝ vi khuҭn nhiӉm trѭӟc khi chiӃu

..............................................

ình .

ұt ÿӝ vi khuҭn nhiӉm sau khi chiӃu

phút ......................................

ình . S. platensis quan sát dѭӟi kính hiӇn vi sau bӕn lҫn cҩy chuyӅn x

...

ình . S. platensis phát triӇn trên môi trѭӡng arrouk thҥch sau bӕn lҫn
cҩy chuyӅn...................................................................................................
ình .

ӧi S. platensis x

.............................................................................

ình . S. platensis ÿang phân cҳt ..........................................................................
ình .

ô hình hӋ hӣ ............................................................................................

ình .

Ӌ ............................................................................................................

ình .

Ӌ ............................................................................................................

ình .

Ӌ ..........................................................................................................

ình .

Ӌ ..........................................................................................................

ình .

ích thѭӟc S. platensis khi sөc khí vào hӋ ...........................................

ình .

ích thѭӟc S. platensis khi sөc khí vào hӋ ...........................................

ình .

Ӌ thӕng nuôi S. platensis tӯ nguӗn carbon cӫa

lên men cӗn .........


DANH MӨC ĈӖ THӎ
Ĉӗ thӏ .

ӕc ÿӝ tăng sinh cӫa S. platensis ӣ nӗng ÿӝ tӃ bào ban ÿҫu
,

,

,

và , m giây .....................................................................

Ĉӗ thӏ .

ӵ tăng trѭӣng cӫa S. platensis khi nuôi trong hai hӋ và ...................

Ĉӗ thӏ .

ӵ tăng trѭӣng cӫa S. platensis trong hӋ hӣ ............................................

Ĉӗ thӏ .

iӉn biӃn tăng trѭӣng cӫa S. platensis dѭӟi ánh nҳng trӵc
tiӃp ӣ vұn tӕc dòng khí ,

Ĉӗ thӏ .

, và , m giây........................................

ӕi liên hӋ giӳa cѭӡng ÿӝ ánh sáng và nhiӋt ÿӝ trong lòng
dӏch nuôi dѭӟi ánh nҳng trӵc tiӃp ...........................................................

Ĉӗ thӏ .

ӕi liên hӋ giӳa cѭӡng ÿӝ ánh sáng và nhiӋt ÿӝ trong lòng
dӏch nuôi khi có mái che .........................................................................

Ĉӗ thӏ .

ӗng ÿӝ sinh khӕi S. platensis khi có mái che ӣ ba vұn tӕc khác nhau ..

Ĉӗ thӏ .

ӕc ÿӝ tăng trѭӣng cӫa S. platensis ӣ hai thӡi gian sөc
giӡ ngày và sөc liên tөc ..................................................................

Ĉӗ thӏ .

ӵ phát triӇn cӫa S. platensis trên hai nguӗn carbon tӯ
không khí và

lên men cӗn .......................................................


D NH MӨC SѪ ĈӖ
Sѫ ÿӗ 2.1 Quy trình lên men cӗn ethylic. .................................................................48
Sѫ ÿӗ 2.2 Quy trình ÿӏnh lѭӧng tәng nҩm men, nҩm mӕc........................................61


LӠI GIӞI THIӊU
i khuҭn lam Spirulina platensis ÿѭӧc phát hiӋn và sӱ dөng bӣi con ngѭӡi tӯ
nhiӅu thӃ kӹ trѭӟc.
rong Spirulina platensis hàm lѭӧng protein khoҧng

trӑng lѭӧng khô vӟi

ÿҫy ÿӫ các acid amin thiӃt yӃu, giàu ȕ caroten, các vitamin nhóm . ӵ có mһt cӫa nhiӅu
hoҥt chҩt chӕng oxy hóa nhѭ các sҳc tӕ nhѭ carotenoid, phycocyanin, hlorophyll,

khiӃn

sinh khӕi Spirulina platensis trӣ nên quý giá hѫn.
hành phҫn dinh dѭӥng ÿa dҥng và an toàn khi dùng làm thӵc phҭm nên sinh khӕi
Spirulina platensis ÿѭӧc dùng làm làm thӭc ăn bә dѭӥng cho con ngѭӡi, cNJng nhѭ ӭng
dөng trong nhiӅu lƭnh vӵc khác nhau nhѭ y hӑc, mӻ phҭm,
o vӟi thӵc vұt bұc cao Spirulina platensis có nhiӅu ѭu ÿiӇm nhѭ tӕc ÿӝ tăng
trѭӣng cao, có thӇ ӭng dөng ӣ nhӳng vùng không thích hӧp cho nông nghiӋp, tӕn ít diӋn
tích, tiêu hao ít nѭӟc hѫn.
ӟi tiӅm năng ӭng dөng lӟn, Spirulina platensis ÿã ÿѭӧc nhiӅu nhà khoa hӑc ӣ
nhiӅu nѫi khác nhau trên thӃ giӟi nghiên cӭu, nhҵm tìm ra phѭѫng pháp nuôi cho năng
suҩt cao trong thӡi gian ngҳn.
Ӣ nѭӟc ngoài, các phѭѫng pháp nuôi Spirulina platensis ÿa dҥng bao gӗm : nuôi
hӣ và nuôi kín, ngoài ra còn có nhӳng dҥng khác nhau ÿѭӧc biӃn ÿәi tӯ hai phѭѫng pháp
nuôi này.
hѭѫng pháp nuôi ngoài trӡi phә biӃn hѫn cҧ. Ӣ nhiӅu nѭӟc nhѭ

hұt, Ĉài oan,

ӻ, rung uӕc hҫu hӃt các sҧn phҭm ÿѭӧc sҧn xuҩt là tӯ sinh khӕi Spirulina platensis
thu ÿѭӧc theo phѭѫng pháp này.
uôi Spirulina platensis trong hӋ kín ÿã ÿѭӧc nghiên cӭu và phát triӇn trong nhiӅu
thұp kӹ ӣ các quӕc gia khác nhau, vӟi mөc ÿích tìm ra quy trình nuôi cho năng suҩt cao
nhҩt.
Ӣ

iӋt am, ÿã có nhiӅu nѫi nuôi Spirulina platensis nhѭ

ƭnh ҧo, ình huұn,

rung tâm dinh dѭӥng trҿ em, iӋn inh hӑc hiӋt ÿӟi,
ho ÿӃn nay phѭѫng pháp duy nhҩt ÿѭӧc sӱ dөng là nuôi ngoài trӡi trong các hӗ,
bӇ, . ĈiӅu kiӋn nuôi hӣ nuôi thѭӡng không әn ÿӏnh và khó kiӇm soát, ҧnh hѭӣng xҩu tӟi
chҩt lѭӧng sinh khӕi và gây phӭc tҥp cho quá trình chӃ biӃn vӅ sau.


Ĉӕi vӟi tình hình sӱ dөng sinh khӕi Spirulina platensis.

o ÿһc ÿiӇm nuôi hӣ, làm

cho sinh khӕi thu ÿѭӧc không sҥch, dүn ÿӃn các loҥi sҧn phҭm chӃ biӃn tӯ sinh khӕi còn
rҩt hҥn chӃ, chӍ ÿѭӧc dùng làm thӭc ăn chăn nuôi nhѭng cNJng chӍ ÿҥt ÿӃn sӕ lѭӧng rҩt
nhӓ.

hӳng sҧn phҩm hiӋn nay phҧi nhұp ngoҥi nên giá cao nên sӕ lѭӧng ngѭӡi sӱ dөng

còn rҩt thҩp.
ӭc ÿӝ sҧn xuҩt và sӱ dөng Spirulina platensis nhѭ trên là không tѭѫng xӭng vӟi
ÿiӅu kiӋn khí hұu

iӋt

am, cNJng nhѭ ÿӕi vӟi ÿһc ÿiӇm dӉ nuôi cӫa vi khuҭn lam này.

o ÿó, cҫn tìm ra mӝt giҧi pháp nuôi Spirulina platensis thích hӧp, nhҵm mӣ rӝng và
phát triӇn tiӅm năng sӱ dөng sinh khӕi này ngay trong nѭӟc ta.


1

CHѬѪNG 1
TӘNG QUAN


2

Tәng

an Ӆ Spirulina
Lӏch ӱ h t hiӋn

ӱ өng Spirulina

,

,

,

,

Spirulina là sinh vұt sӕng nguyên thӫy cách ÿây khoҧng 3,5 tӍ năm, ÿѭӧc cho
là có khҧ năng sӱ dөng nitѫ tan trong nѭӟc biӇn làm nguӗn dinh dѭӥng cho sӵ tăng
trѭӣng và sinh sҧn.
L͓ch s͵ s͵ dͭng
Vào thӃ kӹ 16, khi ngѭӡi Tây Ban Nha ÿánh chiӃm Mexico ÿã phát hiӋn thҩy
ngѭ dân ngѭӡi Aztecs sӕng trong thung lNJng Mexico, ӣ thӫ ÿô cӫa Tenochtitlan, sӱ
dөng lѭӟi có lӛ nhӓ ÿӇ thu lѭӧm mӝt loҥi thӵc phҭm mӟi, màu xanh gӑi là
techuitlatl tӯ các phá và làm nhӳng chiӃc bánh màu xanh lam-lөc tӯ ÿó.

Ngѭӡi Kanembu sӱ dөng túi vҧi ÿӇ phѫi tҧo lam trên cát cӫa hӗ Chad dѭӟi ánh
nҳng mһt trӡi. Khi ÿã khô, bánh tҧo lam ÿѭӧc mang ra chӧ bán vӟi tên gӑi Dihé.
Trong bӳa ăn hàng ngày, bánh Dihé ÿѭӧc ÿұp nhӓ và trӝn vӟi nѭӟc cà chua, hҥt
tiêu, sau ÿó rót vào hҥt kê, hҥt ÿұu, cá, thӏt ÿӇ ăn. Phө nӳ mang thai ăn trӵc tiӃp
bánh Dihé này. Ngѭӡi Kanembu sӱ dөng khoҧng 70% tҧo lam theo cách này.
Spirulina cNJng dùng ÿӇ ÿҳp lên nhӳng vӃt thѭѫng ÿӇ trӏ mӝt sӕ bӋnh nhҩt ÿӏnh ӣ
châu Phi

Hình 1.1 Bánh Spirulina bán ӣ Chad và hóa thҥch cӫa sӧi ÿa bào Spirulina


Nhͷng phát hi͏n thêm v͉ Spirulina
ăm

, trong báo cáo cӫa nhà tҧo hӑc ngѭӡi háp

loài tҧo lam làm bánh
ÿông châu hi.

angeard có nói rҵng,

ih cNJng phә biӃn ӣ mӝt sӕ hӗ thuӝc thung lNJng i t phía

ai mѭѫi năm năm sau, nhà thӵc vұt hӑc, ean

onard thҩy mӝt

loҥi bánh màu xanh, ăn ÿѭӧc bán ӣ chӧ bҧn ÿӏa ort amy nay là

amena

thuӝc had.
ăm

, Spirulina ÿѭӧc ÿánh giá là

nghӏ quӕc tӃ vӅ ӭng dөng vi sinh vұt.
chiӃm

onder ul uture ood source tҥi hӝi

hӳng phân tích ban ÿҫu cho thҩy protein

trӑng lѭӧng khô Spirulina, protein này có hàm lѭӧng acid amin thiӃt

yӃu cân bҵng. ӯ nhӳng kӃt quҧ trên, nhiӅu kӃ hoҥch nghiên cӭu cho mөc ÿích công
nghiӋp ÿѭӧc thӵc hiӋn trong nhӳng năm

.

ùng thӡi gian trên, nstitut ran ais du p trole thӵc hiӋn mӝt luұn án nghiên
cӭu cө thӇ và có hӋ thӕng vӅ loài tҧo tѭѫi, xuҩt hiӋn trong bӇ bӕc hѫi cӫa cѫ sӣ sҧn
xuҩt sodium bicarbonate thuӝc công ty osa excoco
này ÿѭӧc thӵc hiӋn bӣi arrouk.

td, công viӋc nghiên cӭu

hӳng kӃt quҧ nghiên cӭu ÿҥt ÿѭӧc là cѫ sӣ cho

ÿánh giá ban ÿҫu vӅ nuôi Spirulina ӣ quy mô lӟn.

rong khi không mӝt loài vi sinh vұt nào mang lҥi hӭa hҽn vӅ nguӗn protein
giá rҿ, Spirulina vүn tiӃp tөc ÿѭӧc nghiên cӭu và gia tăng sҧn xuҩt, ÿiӅu này phҧn
ánh nhұn thӭc ÿúng ÿҳn vӅ giá trӏ dinh dѭӥng cӫa Spirulina.
ho ÿӃn nay có rҩt nhiӅu nѭӟc trên thӃ giӟi sҧn xuҩt và sӱ dөng sinh khӕi
Spirulina làm thӵc phҭm cho ngѭӡi. hiӅu tә chӭc sӭc khӓe, tә chӭc xã hӝi ӣ nhiӅu
nѭӟc trên thӃ giӟi công nhұn Spirulina là thӭc ăn bә dѭӥng và nó còn ÿѭӧc gӑi là
thӵc phҭm cӫa tѭѫng lai

ood o uture . heo ills

thì tҧo Spirulina là mӝt

loҥi thӭc ăn cao cҩp và an toàn ÿã ÿѭӧc các bác sƭ hұt ҧn dùng ÿӇ ÿiӅu trӏ mӝt sӕ
bӋnh hiӇm nghèo nhѭ tiӇu ÿѭӡng, ung thѭ, viêm gan.
Phân oҥi hӑc

,

ang nhiӅu tên gӑi khác nhau nhѭ Spirulina, Arthrospira và là mӝt chӫ ÿӅ
ÿѭӧc thҧo luұn nhiӅu tӯ trѭӟc ÿӃn nay, nhҩt là khi cái tên tҧo ÿѭӧc nhҳc ÿӃn lҫn
ÿҫu tiên.


ăm

, viӋc phân loҥi hӑc ÿҫu tiên ÿѭӧc viӃt bӣi ti enberger. ng ÿѭa ra

tên loài mӟi là Arthrospira dӵa vào cҩu trúc chӭa vách ngăn, ÿa bào, dҥng xoҳn.
omont ÿã khҷng ÿӏnh nhӳng nghiên cӭa cӫa ti enberger vào năm
thӡi

, ÿӗng

omont bә sung thêm loài không có vách ngăn là Spirulina và loài có vách
hѭ vұy, tên ÿѭӧc công nhұn là Arthrospira, nhѭng trong

ngăn là Arthrospira.

nhӳng hoҥt ÿӝng khҧo sát và nghiên cӭu Arthrospira ÿѭӧc gӑi là Spirulina, do ÿó
tên Spirulina ÿѭӧc sӱ dөng phә biӃn cho ÿӃn nay thay cho tên Arthrospira.
Spirulina (Arthrospira) maxima và Spirulina (Arthrospira) platensis là hai chi
quan trӑng nhҩt trong loài, chúng ÿѭӧc phân biӋt do sӵ khác nhau vӅ hình dҥng sӧi,
không bào, sӵ bao phӫ bên ngoài do vӓ hay màng nhҫy chiӃm ѭu thӃ.
ho ÿӃn năm

, Spirulina chính thӭc ÿѭӧc xӃp vào giӟi prokaryote do

không có màng phospholipidic và màng nhân.
heo guyӉn ân NJng và cӝng sӵ
nguyên thӫy thuӝc vi khuҭn thұt, gӑi là
gӑi là ҧo lam

Spirulina thuӝc nhóm vi sinh vұt nhân
i khuҭn lam

yanobacteria thѭӡng ÿѭӧc

yanophyta hay blue algae hay ҧo lam lөc

lue green algae .

i khuҭn lam có khҧ năng tӵ dѭӥng quang năng nhӡ chӭa sҳc tӕ quang hӧp là
chҩt diӋp lөc a.

uá trình quang hӧp cӫa vi khuҭn lam là quá trình phosphoryl hóa

quang hӧp phi tuҫn hoàn, có giҧi phóng oxy nhѭ ӣ cây xanh.
i khuҭn lam không thӇ gӑi là tҧo vì chúng khác biӋt rҩt lӟn so vӟi tҧo: vi
khuҭn lam không có lөc lҥp, không có nhân thӵc, có ribosome
chӭa peptidoglycan do ÿó rҩt mүn cҧm vӟi penicillin và lyso ym.
oài Spirulina (Arthrospira) platensis thuӝc:
ƒ

hi Spirulina (Arthrospira)

ƒ

ӑ Oscillatoriceae

ƒ

ӝ Oscillatoriales

ƒ

ӟp Cyanophyceae

ƒ

gành Cyanophyta

Phân ӕ

,

,

, thành tӃ bào có


Spirulina ÿѭӧc tìm thҩy ӣ ÿҩt, ÿҫm lҫy, nѭӟc ngӑt, nѭӟc lӧ, nѭӟc ҩm, nѭӟc
ôi trѭӡng có ÿӝ mһn và kiӅm cao rҩt thích hӧp cho sҧn xuҩt Spirulina, nhҩt

biӇn.

là nhӳng nѫi nhiӅu ánh nҳng mһt trӡi, vùng cao so vӟi mһt nѭӟc biӇn và có khí hұu
nhiӋt ÿӟi.
Spirulina trong tӵ nhiên sӕng ӣ các hӗ chӭa nѭӟc giàu bicacbonat
p

biӃn ÿӝng tӯ ,

, nhѭ

ake

excoco.

,

goài ra có hӗ lӟn nhҩt nuôi

Spirulina ӣ miӅn trung châu hi chҥy quanh akes had và

iger, phía ÿông châu

hi chҥy dӑc theo vӏnh reat i t.
hiӋt ÿӝ sӕng thích hӧp tӯ

hi ӣ ngoài trӡi, nhiӋt ÿӝ

.

trong vài

giӡ không có tác hҥi lên khuҭn lam hoһc khҧ năng quang hӧp cӫa chúng. Spirulina
có thӇ tăng trѭӣng ӣ nhiӋt ÿӝ thҩp khoҧng

trong suӕt cҧ ngày hay vào ban

ÿêm.
hҧ năng chӏu biӃn ÿӝng ánh sáng cao, cѭӡng ÿӝ ánh sáng tӕt nhҩt khoҧng
lux.
Spirulina có thӇ thu ÿѭӧc tӯ nѭӟc có chӭa
sӕng tӕt nhҩt chӍ có

g muӕi lít.

iá trӏ p

g muӕi lít, môi trѭӡng
tӃ bào chҩt khá cao

,

,

là

mӝt ѭu thӃ cho loài này sӱ dөng amonia nhѭ là nguӗn nitѫ trong môi trѭӡng p
kiӅm.

ôi trѭӡng nѭӟc thích hӧp cho Spirulina có ÿһc tính: rҩt giàu a và

khá giàu

và
Ĉһc ÿiӇ

, không có hoһc rҩt thҩp a ,
inh hӑc cӫa Spirulina

,

,

g và l .
,

Ĉ̿c ÿi͋m hình thái

ên Spirulina xuҩt phát tӯ tiӃng atin helix hoһc spiral biӇu hiӋn hình
dҥng xoҳn cӫa nó.
Spirulina là loài sӕng cӝng sinh, ÿa bào, các tӃ bào ÿѭӧc phân biӋt bӣi vách
ngăn, dҥng sӧi xoҳn hình lò xo, sӕ vòng xoҳn lӟn nhҩt là
theo chiӅu dài cӫa sӧi, có thӇ ÿҥt tӟi

mm hoһc hѫn.

vòng ÿӅu nhau tùy
ác vách ngang chia sӧi

Spirulina thành nhiӅu tӃ bào riêng rӁ liên kӃt vӟi nhau bҵng cҫu liên bào.


Ĉ̿c ÿi͋m c̭u t̩o
Ӄ bào Spirulina có cҩu trúc giӕng vӟi sinh vұt prokaryote, thiӃu các hҥt liên
kӃt vӟi màng. huӝc gram âm, thành tӃ bào nhiӅu lӟp và ÿѭӧc bao bӑc bӣi màng
polysaccharide nhҫy. hành tӃ bào Spirulina không chӭa cellulose mà hӋ tiêu hóa
con ngѭӡi không phân cҳt ÿѭӧc.
Spirulina có tӹ lӋ chuyӇn hóa quang hӧp khoҧng

, so vӟi chӍ

cӫa các

thӵc vұt sӕng trên cҥn nhѭ ÿұu nành là mӝt ví dө. ҳc tӕ quang hӧp chính là
phycocyanin, bên cҥnh ÿó còn có chlorophyll a. Ӄ bào Spirulina không có lөc lҥp
mà thay vào ÿó là các thylakoid phân bӕ trong toàn bӝ tӃ bào.
quanh các hҥt polyphosphat có ÿѭӡng kính ,

àng thylakoid bao

micromet ȝ thѭӡng nҵm ӣ

trung tâm tӃ bào. Ӄ bào Spirulina cNJng nhѭ các vi khuҭn lam khác chѭa có nhân
ÿiӇn hình, mà chӍ có vùng nhân không r .
ӵ có mһt cӫa các không bào chӭa ÿҫy khí trong tӃ bào, cùng vӟi hình dҥng
sӧi xoҳn dүn ÿӃn sӵ nәi lên trên mһt môi trѭӡng sӕng cӫa Spirulina.
Siêu c̭u trúc thành t͇ bào S. platensis

,

hành tӃ bào dѭӟi kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ hiӋn lên gӗm
,

,

,

.

và

chӭa vұt liӋu dҥng sӧi.

peptidoglycan giӕng nhѭ ӣ tӃ bào vi khuҭn.

là mӝt

ÿѭӧc sҳp xӃp chҥy theo chiӅu dӑc

cӫa trөc sӧi Spirulina.

ình .

lӟp: tӯ lӟp ÿӃn lӟp

át cҳt tӃ bào S. platensis


ình . cNJng cho thҩy mӝt vách ngăn ÿang hình thành, vách ngăn này gӗm
ba lӟp:

kҽp giӳa hai

, có thӇ hình dung nhѭ hình . .

ình .

ô hình sҳp xӃp vách tӃ bào S. platensis

có chӭc năng vұn chuyӇn ÿiӋn tӱ, do ÿó hai

và

các ÿiӋn tӱ ÿó. Ĉӝ dҫy cӫa mӛi lӟp tӯ
bào là khoҧng

nm.

,

,

và

tұp trung

nm, nên ÿӝ dҫy cӫa toàn bӝ thành tӃ

có ÿӝ dҫy bҵng nhau,

lӟn hѫn.

ҩu trúc bӕn lӟp theo chiӅu dӑc thành tӃ bào và ba vách ngăn có ba lӟp rҩt
phù hӧp vӟi nhӳng nghiên cӭu cӫa ost

,

al en và astenhol

ӣ hӑ

scillatoria.
al en and

astenhol

và

al en

ÿã có nhӳng kӃt luұn chung

vӅ kiӇu chuyӇn ÿӝng trѭӧt cӫa S. platensis là nhӡ vào cҩu trúc sӧi cӫa

. al en

ÿã phát hiӋn ra rҵng, nhӳng sӧi này có gҳn protein và xoҳn quanh sӧi
Spirulina.

iӇu hình và kiӇu cҩu tҥo lһp lҥi nhiӅu lҫn cӫa

giӕng vӟi lӟp ngoài

cùng thành tӃ bào vi khuҭn gram âm theo nhѭ mô tҧ cӫa hornley, lauert và leytr
.

có hình dҥng m o mó, ÿiӅu này có thӇ do vұt liӋu cҩu tҥo lên

heo

.

gây

lên.
an

ykelenbug

trong thành tӃ bào S. platensis chӭa

polysaccharide ÿѭӧc cҩu tҥo tӯ nhӳng gӕc glucose.
et ner s

có ý kiӃn rҵng, nhӳng hàng lӛ nҵm trong vách ngăn chҥy

dӑc theo thành tӃ bào, có thӇ ÿóng vai trò là nhӳng nѫi chӭa chҩt nhҫy


Spirulina laxissima là mӝt loài tҧo lam lөc có kích thѭӟc nhӓ hѫn S. platensis
nhѭng cѭӡng ÿӝ xoҳn lӟn hѫn, ÿѭӧc dùng trong thí nghiӋm ÿӇ tìm ra mӕi liên quan
giӳa hình dҥng cӫa vách ngăn có chӭa nӃp gҩp và hình dҥng cӫa sӧi S. platensis.
Ӄt quҧ là, kích thѭӟc cӫa nhӳng vùng bao phӫ bӣi nӃp gҩp có liên quan tӟi cѭӡng
ÿӝ xoҳn cӫa sӧi S. platensis, cѭӡng ÿӝ xoҳn càng lӟn, kích cӥ nӃp gҩp càng nhӓ và
ngѭӧc lҥi.

ình .

ӝt phҫn cӫa vách ngăn cho thҩy nӃp gҩp

Ĉ̿c ÿi͋m sinh s̫n
Spirulina không có khҧ năng sinh sҧn hӳu tính, chӍ sinh sҧn bҵng phѭѫng pháp
phân bào, tҥo ra nhӳng ÿoҥn bào ngҳn hѫn.
i trӏ inh ѭӥng

,

,

ӛi ÿoҥn bào này rӝng P , dài P .
,

ӵ hiӇu biӃt toàn diӋn vӅ ÿһc ÿiӇm dinh dѭӥng cӫa Spirulina trӣ nên quan
trӑng hѫn vì quy trình sҧn xuҩt loài vi sinh vұt này thӵc sӵ thích hӧp vӟi ÿiӅu kiӋn
khí hұu và kinh tӃ cӫa nhӳng vùng thiӃu hөt dinh dѭӥng phә biӃn.
rong khi mӕi quan tâm ÿӕi vӟi nhiӅu loài vi sinh vұt khác ÿang ngày càng
giҧm bӟt vì vҩn ÿӅ khҧ năng tiêu hóa, hàm lѭӧng các loҥi acid, Spirulina dѭӡng nhѭ
trӣ thành mӝt giҧi pháp tӕt nhҩt cho sҧn xuҩt nguӗn thӵc phҭm có chҩt lѭӧng cao.
Spirulina ÿѭӧc nhҳc ÿӃn nhiӅu do có thӇ sӕng trong ÿiӅu kiӋn nuôi có ÿӝ mһn và p


cao, nên bҧo ÿҧm vӋ sinh trong nuôi cҩy, vì có rҩt ít nhӳng cӫa vi sinh vұt khác có
khҧ năng sӕng sót trong ÿiӅu kiӋn nhѭ vұy.
Prot in
àm lѭӧng protein trong Spirulina dao ÿӝng tӯ
lѭӧng protein này thҩp hѫn tӯ
sӕng.

trӑng lѭӧng khô. àm

tùy vào thӡi gian thu hoҥch và môi trѭӡng

iá trӏ cao nhҩt thѭӡng ÿҥt ÿѭӧc khi thu hoҥch vào buәi sáng sӟm cӫa ngày

nҳng. Spirulina có hàm lѭӧng protein cao hѫn bҩt kǤ mӝt loҥi thӵc phҭm nào khác,
nhiӅu hѫn thӏt ÿӝng vұt và cá tѭѫi
trӑng lѭӧng khô , sӳa bӝt
ÿұu phӝng

trӑng lѭӧng tѭѫi , ÿұu nành

trӑng lѭӧng khô , trӭng

trӑng lѭӧng khô , lúa gҥo

trӑng lѭӧng tѭѫi ,

trӑng lѭӧng khô , sӳa

trӑng lѭӧng tѭѫi .
heo quan ÿiӇm chҩt lѭӧng thì protein Spirulina là hoàn hҧo, vì sӵ hiӋn diӋn
ÿҫy ÿӫ acid amin thiӃt yӃu và không thiӃt yӃu, chiӃm khoҧng
tәng.

lѭӧng protein

rotein Spirulina là nguӗn protein ít b o, ít calorie và ÿһc biӋt không

cholesterol.
huӛi acid amin ÿҫy ÿӫ ÿó cho thҩy giá trӏ sinh hӑc cӫa protein trong
Spirulina là rҩt cao, và rҵng nó sӁ trӣ thành sҧn phҭm tӕi ѭu nӃu nhѭ kӃt hӧp vӟi
mӝt thӵc phҭm chӭa nhiӅu cysteine và methionine, chҷng hҥn nhѭ các loҥi ngNJ cӕc
gҥo, lúa mì, hҥt kê .
L˱ͫng protein th͹c ÿ˱ͫc s͵ dͭng (Net protein utilisation, NPU)
ӭc sӱ dөng protein ăn vào ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng khҧ năng tiêu hóa nhѭ: tӍ lӋ
hҩp phө nitѫ protein, thành phҫn acid amin cùng vӟi yӃu tӕ khác nhѭ ÿӝ tuәi, giӟi
tính, tình trҥng sinh lý cӫa cѫ thӇ.

iá trӏ

ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng cách tính phҫn

trăm nitѫ còn lҥi.
Ӄ bào Spirulina không có vách cellulose mà chӍ có vách nguyên sinh dӉ phá
vӥ. ĈiӅu này giҧi thích cho khҧ năng tiêu hóa rҩt cao cӫa protein Spirulina, lên tӟi
trӑng lѭӧng khô ban ÿҫu cӫa Spirulina.