Luận văn nghiên cứu ứng dụng tảo spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------

TUẤN THỊ THANH VÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG
CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƯỠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------

TUẤN THỊ THANH VÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TẢO SPIRULINA TRONG
CHẾ PHẨM KHẨU PHẦN ĂN GIÀU DINH DƯỠNG

Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mã số:60420107

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Trần Quang Trung
TS. Phạm Thế Hải

Hà Nội


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Quang Trung –
Cục trưởng Cục An toàn thực phẩm và TS. Phạm Thế Hải – Khoa Sinh học, trường
Đại học Khoa học Tự nhiên đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo, tạo mọi điều kiện tốt
nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Nhân dịp này, tôi cũng xin tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo,
cán bộ trong Khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc
gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và những
người thân đã ở bên tôi, tạo điều kiện cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu.
Học viên

Tuấn Thị Thanh Vân


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1 TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA

3

1.1.1 Lịch sử nghiên cứu tảo Spirulina

3

1.1.2 Đặc điểm phân loại

3

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo của tảo Spirulina

4

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng

6

1.1.4.1 Thành phần dinh dưỡng tổng hợp

6

1.1.4.2 Các vitamin

7

1.1.4.3 Khoáng chất

8

1.1.4.4 Các axit amin

9

1.1.4.5 Các sắc tố

9

1.2
TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ NGHIÊN CỨU 10
TẢO SPIRULINA
1.2.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên thế 10
giới và ở Việt Nam
1.2.1.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina 10
trên thế giới
1.2.1.2 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina ở 13
Việt Nam
1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên thế 15
giới và ở Việt Nam
1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina 15
trên thế giới
1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina 21
ở Việt Nam
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CƯU
2.1 Vật liệu

25
25

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

25

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất

25

2.2 Phương pháp nghiên cứu

26

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu

26

2.2.2 Phương pháp xử lý sau thu sinh khối

26

2.2.3 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo

29

2.2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến thời 29
gian sấy, hàm lượng protein và chỉ tiêu cảm quan màu sắc
của tảo Spirulina
2.2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm 31

lượng đường tổng số của tảo Spirulina.
2.2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày mẫu đến 33
thời gian sấy và tốc độ sấy tảo Spirulina.
2.2.4 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô.
2.2.4.1 Phương pháp bổ sung và tỷ lệ bổ sung

33
33

2.2.4.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô bằng 34
phép thử thị hiếu
2.2.5 Xác định thành phần dinh dưỡng cơ bản của tảo Spirulina sau xử lý thu sinh
khối, của bột tảo và của sản phẩm bổ sung bột tảo

34

2.2.6 Xử lý số liệu thí nghiệm

34

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

35

3.1 Xử lý sau thu sinh khối

35

3.1.1 Nghiên cứu sử dụng chất thơm để che mùi tanh của tảo 36
Spirulina

3.1.2 Xác định độ ẩm và một số thành phần dinh dưỡng 37
trong tảo Spirulina xử lý sau thu sinh khối
3.2 Nghiên cứu điều kiện sấy tảo Spirulina.

38

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm 38
lượng protein và chỉ tiêu cảm quan màu sắc của tảo Spirulina.
3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng 41


đường tổng số của tảo Spirulina.
3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày mẫu đến thời gian 44
sấy và tốc độ sấy.
3.2.4 Xác định thành phần dinh dưỡng của sản phẩm bột tảo 47
sau khi sấy
3.3 Nghiên cứu bổ sung bột tảo vào lương khô.
3.3.1 Phương pháp bổ sung và tỷ lệ bổ sung.

48
48

3.3.2 Đánh giá cảm quan sản phẩm lương khô bổ sung tảo 51
Spirulina
3.3.3 Xác định thành phần dinh dưỡng và kiểm nghiệm chất 52
lượng của sản phẩm lương khô bổ sung bột tảo Spirulina.
3.3.3.1 Thành phần dinh dưỡng của sản phẩm lương 52
khô bổ sung bột tảo Spirulina.
3.3.3.2 Kết quả kiểm tra vi sinh sản phẩm lương khô 52
bổ sung bột tảo Spirulina

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

55

PHỤ LỤC

58


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp của Spirulina

6

Bảng 1.2: Thành phần vitamin trong tảo Spirulina

7

Bảng 1.3: Thành phần khoáng chất trong Spirulina

8

Bảng 1.4: Thành phần axit amin trong Spirulina

9

Bảng 1.5: Các sắc tố trong Spirulina

10

Bảng 1.6: Tình hình sản xuất Spirulina trên thế giới

11

Bảng 3.1: Đánh giá cảm quan mùi vị của tảo Spirulina sau khi sử dụng chất 39
thơm để che mùi tanh
Bảng 3.2: Thành phần dinh dưỡng của tảo Spirulina xử lý sau thu sinh khối

40

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy, hàm lượng protein

41

và chỉ tiêu cảm quan mầu sắc của tảo Spirulina
Bảng 3.4: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường tổng

44

số của tảo Spirulina
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina

46

Bảng 3.6: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nghiên cứu tảo Spirulina

48

Bảng 3.7: Thành phần dinh dưỡng cơ bản của bột tảo Spirulina thu được 49
bằng phương pháp sấy thông thường ở 60oC trong thời gian 7 giờ
Bảng 3.8: Kết quả đánh giá cảm quan lương khô bổ sung tảo Spirulina

53

Bảng 3.9: Thành phần dinh dưỡng cơ bản của lương khô bổ sung bột tảo 54
Spirulina
Bảng 3.10 : Bảng kết quả kiểm tra vi sinh trên sản phẩm lương khô bổ

55

sung bột tảo Spirulina

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Tảo xoắn (Spirulina) dưới kính hiển vi

4

Hình 1.2: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp

12

Hình 1.3: Mô hình thu hoạch và làm khô Spirulina nhờ ánh sáng mặt trời

13

Hình 1.4: Các sản phẩm có bổ sung bột tảo

17


Hình 1.5: Các sản phẩm từ tảo trong mỹ phẩm

18

Hình 1.6: Các sản phẩm từ tảo trong y học

19

Hình 3.1: Sơ đồ xử lý sinh khối tảo Spirulina sau thu hoạch

37

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn quá trình tách nước trong mẫu sinh khối tảo 38
Spirulina được xử lý sau thu sinh khối
Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thời gian sấy tảo Spirulina

43

Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng protein của tảo Spirulina

43

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng đường 45
tổng số của tảo Spirulina
Hình 3.6: Ảnh hưởng của độ dày mẫu đến thời gian sấy tảo Spirulina

47

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của độ dày mẫu đến tốc độ sấy tảo 47
Spirulina trong các điều kiện độ ẩm khác nhau
Hình 3.8: Bột tảo Spirulina thu được sau quá trình sấy bằng phương pháp sấy 49
thông thường ở 60oC trong thời gian 7 giờ
Hình 3.9: Sơ đồ quy trình sản xuất lương khô bổ sung bột tảo Spirulina

52

Hình 3.10: Lương khô bổ sung 1% bột tảo Spirulina

53


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BYT

Bộ Y tế

ĐVT

Đơn vị tính

KPH

Không phát hiện

TLK

Trọng lượng khô

v/p

Vòng/phút


MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, con người
không ngừng nâng cao chất lượng, đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm theo
hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường bằng việc tìm kiếm những
sản phẩm thiên nhiên có giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học cao, đáp ứng yêu
cầu vừa là thức ăn, vừa là dược phẩm chữa bệnh. Tảo Spirulina chính là một
trong những lựa chọn hàng đầu để từng bước giải quyết những mong mỏi đó. Tảo
Spirulina (Anthrospira platensis), một loài vi khuẩn lam có dạng sợi xoắn, là một
loại thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt chứa nhiều hoạt chất sinh học có tác dụng tốt
cho sức khỏe con người. Với hàm lượng protein trong thành phần chiếm tới 55 70% trọng lượng khô, có nhiều axit amin đặc biệt là các axit amin không thay thế,
giàu các vitamin như vitamin A, E, B complex,... giàu các chất khoáng, các sắc tố,
giàu axit béo GLA thiết yếu và chất xơ, chứa nhiều chất chống lão hóa (để bảo vệ
tế bào) quan trọng như phycocyanin, chlorophyll và carotenoid... và nhiều chất có
hoạt tính sinh học khác đã cho thấy tảo Spirulina đang trở thành nguồn dinh
dưỡng quý giá cần được nghiên cứu và ứng dụng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng,
tảo Spirulina là một loại thực phẩm sạch bảo vệ sức khỏe tốt nhất của loài người.
Nó có tác dụng chống suy dinh dưỡng, ức chế sự phát triển của virut, làm tăng hệ
miễn dịch, ngăn ngừa bệnh thiếu máu và hỗ trợ giảm nguy cơ ung thư. Spirulina
còn có những hoạt tính quý như điều hòa dưỡng huyết khí, hỗ trợ tim mạch, giảm
cholesterol, chống béo phì, tăng khả năng chống oxy hóa, chống lão hóa, cải thiện
hệ tiêu hóa, hỗ trợ tích cực quá trình tiêu độc trong cơ thể chúng ta. Tổ chức Y tế
thế giới (WHO) cũng công nhận tảo Spirulina là thực phẩm dinh dưỡng chuẩn
mực và hy hữu xét về góc độ cân bằng các dưỡng chất thiết yếu và vitamin. Xét

về hàm lượng protein thì đây là một loại vi sinh vật sản suất protein cao hiếm có
và thành phần rất đầy đủ về các axit amin thiết yếu, bán thiết yếu với tỷ lệ cân
đối. Theo các nghiên cứu và khuyến nghị của WHO, các chuyên gia dinh dưỡng
và bác sĩ cho rằng với lượng dùng 1 – 3g tảo Spirulina mỗi ngày sẽ mang lại
những lợi ích to lớn cho sức khỏe. Tuy nhiên, với những người đang điều trị bệnh
1


hoặc cần bổ sung dinh dưỡng đặc biệt như vận động viên, người chơi thể thao hay
người ăn chay có thể sử dụng Spirulina với lượng dùng nhiều gấp 2-3 lần.
Tảo Spirulina có nhiều hoạt chất sinh học dễ bị biến đổi trong khi sấy. Do
đó, cần nghiên cứu điều kiện sấy thích hợp nhằm hạn chế tối đa sự tổn thất hoạt
chất sinh học trong tảo. Ngoài ra, tảo Spirulina có bản chất thuộc nhóm vi sinh
vật tiền nhân, thành tế bào gây cản trở quá trình tiêu hóa vì vậy cần nghiên cứu
giải pháp phù hợp để phá vỡ tế bào nhằm chiết suất protein thực vật cũng như các
thành phần sinh dưỡng có giá trị trong tảo. Những năm gần đây, Việt Nam có rất
nhiều các cơ sở nuôi trồng tảo Spirulina như ở Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát,
Lòng Sông (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai)... Song song với đó là sự đa dạng
các sản phẩm chế biến từ tảo Spirulina có giá thành rẻ nhưng mang lại giá trị dinh
dưỡng cao.
Trong khi đó, khẩu phần ăn của bộ đội Quân đội ta hiện nay chưa có sản
phẩm nào được bổ sung hoạt chất sinh học, vi chất dinh dưỡng và các axit amin
thiết yếu giúp tăng cường sức khỏe, tăng tính miễn dịch, tăng tính giải độc... Mặt
khác, bộ đội khi thực hiện nhiệm vụ trong điều kiện rừng núi, đi hành quân dã
ngoại thì khẩu phần ăn thường hạn chế rau, thiếu vitamin, khoáng chất, các vi
chất… Do đó, nếu bổ sung bột tảo Spirulina vào các khẩu phần ăn của bộ đội như
lương khô, bánh quy, đồ uống... là rất thiết thực và hiệu quả. Vì vậy, việc nghiên
cứu bổ sung bột tảo Spirulina vào khẩu phần ăn dinh dưỡng của bộ đội hiện nay
là hết sức cần thiết. Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu ứng
dụng tảo Spirulina trong chế phẩm khẩu phần ăn giàu dinh dưỡng”

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA
1.1.1 Lịch sử nghiên cứu tảo Spirulina
Các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, tảo Spirulina (có tên khoa học là
Arthrospira platensis) là một trong những loài sinh vật lâu đời nhất trên trái đất.
Nó sinh trưởng tự nhiên ở vùng nhiệt đới trong các hồ nước mặn của Châu Phi,
Trung và Nam Mỹ từ 3,5 tỷ năm trước. Từ xưa, Spirulina đã được những người
dân vùng đó dùng như một dạng thức ăn. Bằng kinh nghiệm, họ nhận thấy
Spirulina là một loại thực phẩm rất bổ dưỡng. Spirulina là tên gọi do nhả tảo học
người Đức – Deurben đặt vào năm 1827 dựa trên hình thái đặc trưng nhất là dạng
sợi xoắn ốc với khoảng 5-7 vòng đều nhau không phân nhánh [4, 10].
Trong những năm 60 của thế kỉ XX, Brandily – một nhà nhân chủng học
người Pháp đã phát hiện ra loài tảo này trong lần khảo sát sự đa dạng sinh học tại
vùng hồ ở Tchad (Châu Phi), sau khi quan sát và nhận thấy những người dân sống
quanh vùng hồ này rất khỏe mạnh vì họ thường vớt loại tảo này về ăn như là một
loại thực phẩm chính [10].
Đến năm 1973, Tổ chức Lương nông quốc tế (FAO) và Tổ chức Y tế thế
giới (WHO) đã chính thức công nhận thảo Spirulina là nguồn dinh dưỡng và
dược liệu quý, đặc biệt trong chống lão hóa và chống suy dinh dưỡng. Hai mươi
năm sau, vào những năm cuối của thập kỉ 80 thế kỉ XX – nhiều giá trị dinh dưỡng
và chức năng sinh học của tảo Spirulina đã được khám phá và công bố rộng rãi
không chỉ ở Pháp và ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada,
Mehico, Đài Loan...
1.1.2 Đặc điểm phân loại
Tảo Spirulina là các vi sinh vật có hình xoắn sống trong nước mà ta quen
gọi là Tảo xoắn với tên khoa học là Spirulina platensis. Thực ra đây không phải là

3


một sinh vật thuộc ngành Tảo (Algae) vì Tảo thuộc giới sinh vật có nhân thật
(Eukaryotes). Spirulina thuộc ngành Vi khuẩn lam (Cyanobactera), chúng thuộc
giới sinh vật có nhân sơ hay nhân nguyên thủy (Prokaryotes). Những nghiên cứu
mới nhất lại cho biết chúng cũng không phải thuộc chi Spirulina mà lại thuộc chi
Arthrospira [7,10].
Về phân loại khoa học [10, 14], tảo Spirulina thuộc:
-

Giới (domain): Bacteria

-

Ngành (phylum): Cyanobactera

-

Lớp (class): Chroobacteria

-

Bộ (order): Oscillatoriales

-

Họ (family): Phormidiaceae

-

Chi (genus): Arthrospira

-

Loài (species): Anthrospira platensis

1.1.3 Đặc điểm cấu tạo của tảo Spirulina

4


Hình 1.1: Tảo xoắn (Spirulina) dưới kính hiển vi [32]
Tảo Spirulina là một loài vi tảo có dạng xoắn hình lò so, màu xanh lam với

5


kích thước chỉ khoảng 0,25mm. Chúng sống trong môi trường nước giàu
bicarbonat (HCO3) độ kiềm cao (pH từ 8,5-11). Quan sát dưới kính hiển vi điện tử
cho thấy Spirulina có dạng lông, cấu tạo đơn bào, có lớp vỏ capsule, thành tế bào
có nhiều lớp, có cơ quan quang hợp hoặc hệ phiến thylakoid, riboxom và những
sợi ADN nhỏ. Capsule có cấu trúc sợi nhỏ và bao quanh là một lớp sợi khác bảo
vệ cho chúng. Bề ngang của lông thay đổi từ 6-12µm và được cấu tạo từ các tế
bào hình trụ tròn. Đường kính xoắn ốc của nó từ 30-70µm, chiều dài của lông là
khoảng 500µm, trong một vài điều kiện nuôi cấy khi có kích thích thì chiều dài
của các sợi có thể lên đến 1mm. Điều này giải thích tại sao hình dáng xoắn ốc của
Spirulina trong môi trường lỏng bị thay đổi thành hình xoắn lò so trong môi
trường rắn. Những thay đổi này là do sự hút nước hoặc khử nước của oligopeptide
trong màng peptidoglican tạo nên [4, 10].

Thành tế bào của Spirulina có cấu tạo gồm 4 lớp, xếp theo thứ tự từ bên
trong ra ngoài là: LI, LII, LIII và LIV. Các lớp này đều rất mỏng, ngoại trừ lớp 2
được cấu tạo từ peptidoglycan, chất này giữ cho thành tế bào cứng chắc. Lớp 1
chứa β- 1,2-glucan, một chất khó tiêu hoá đối với con người. Tuy nhiên, lớp này
chiếm tỉ lệ thấp (<1%), độ dày nhất của nó là 12nm, còn các protein và các lipopolysaccarit tự nhiên của lớp thứ hai là lý do cho sự tiêu hóa Spirulina rất dễ dàng
của con người [7].
Chlorophyll a, caroten và phycobilisome nằm trong hệ thylakoid - cơ quan
quang hợp của tảo này. Phycobilisome là nơi chứa phycocyanin (có sắc tố xanh).
Riboxom và các sợi ADN nằm ở vùng trung tâm.
Spirulina chứa nhiều tổ chức ngoại vi kết hợp với thylakoid, chúng là các
hạt cyanophycin, thể polyhedral, các hạt poliglucan, hạt lipid, các hạt
poliphotphat. Các hạt cyanophycin, hay còn gọi là các hạt dự trữ, có vai trò quan
trọng do các hợp chất hoá học tự nhiên của chúng và các nhóm sắc tố của chúng.
Thể polyhedral hay carboxysome cho phép cố định CO2 trong hệ thống quang
hợp và có thể mang ra một cơ quan dự trữ. Các hạt polyglucan hoặc glycogen
6


hoặc hạt α là những polyme glucose, nhỏ, tròn và khuếch tán rộng trong
thylacoidal. Các hạt lipid, hạt β hoặc hạt osmophile từ cơ quan dự trữ, được cấu
tạo bởi poly-β hydroxybutyrate, chỉ tìm thấy ở trong các tế bào prokaryote, chúng
được coi như là những chất dự trữ năng lượng [4,7].
1.1.4 Thành phần dinh dưỡng
1.1.4.1 Thành phần dinh dưỡng tổng hợp
Spirulina chứa hàm lượng protein rất cao và chứa đầy đủ các vitamin.
Spirulina có giá trị dinh dưỡng cao vì chứa hàm lượng protein cao và các chất
có hoạt tính sinh học khác. Giá trị protein trung bình của Spirulina là 65%, cao
hơn so với nhiều loại thực phẩm. Ví dụ, hàm lượng protein của cá và thịt là 1520%, nước tương là 35%, sữa cô đặc là 35%, trứng là 12% và của ngũ cốc là 814% (R. Herehson, Earth Food Spirulina, Konore Press, 1977). Chỉ số hóa học
(chemical score - C.S) của protein của tảo cũng rất cao, trong đó các loại acid
amin chủ yếu như leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều

có mặt với tỷ lệ vượt trội so với chuẩn của tổ chức Lương nông quốc tế (FAO)
quy định. Hệ số tiêu hóa và hệ số sử dụng protein (net protein utilization –
N.P.U) rất cao (80 - 85% protein của tảo được hấp thu sau 18 giờ). Ngoài ra, tỷ
lệ chất xơ trong tảo cũng rất cao. Phần lớn chất béo trong Spirulina là axit béo
không no, trong đó axít linoleic 13.784 mg/kg, γ-linoleic 11.980 mg/kg [10].
Đây là điều hiếm thấy trong các thực phẩm tự nhiên khác.
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng tổng hợp của Spirulina [10]
STT
1
2
3
4
5

Thành phần
Protein tổng số
Đường tổng số
Chất béo (Lipid)
Khoáng chất (Tro)
Chất xơ

Số lượng (% chất khô)
55 ÷ 70
15 ÷ 25
06 ÷ 08
7 ÷ 13
08 ÷ 10

7

1.1.4.2 Các vitamin
Spirulina chứa Provitamin A (β-caroten) (chiếm 1,4 % chất khô) cao
hơn 20 lần so với trong cà rốt, đây là chất chống oxy hóa mạnh, bảo vệ cơ thể
khỏi những tổn hại cơ bản. Không giống vitamin A tổng hợp và dầu gan cá, βcaroten hoàn toàn không độc hại, thậm chí khi sử dụng với số lượng lớn.
Spirulina giàu vitamin A dễ chuyển hóa, cần thiết cho mắt, làn da, răng, móng,
tóc, xương và một hệ thống miễn dịch tốt, bảo vệ cơ thể khỏe mạnh. Bên cạnh
đó, Spirulina là một nguồn giàu vitamin B, đặc biệt là vitamin B12, quan trọng
với người ăn chay, gấp 2 – 6 lần gan bò sống [4]. Thực phẩm dinh dưỡng này
cũng chứa các vitamin khác như B1, B2, B6, E và H [9], là nguồn sắt cao, chứa
14 chất khoáng tự nhiên và nhiều nguyên tố vi lượng. Spirulina cung cấp 21%
thiamin và riboflavin so với nhu cầu hàng ngày. Thành phần các vitamin của
Spirulina được liệt kê trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Thành phần vitamin trong tảo Spirulina [26]

Vitamin

Trên

Nhu cầu hàng

% so với nhu

ngày cho phép

cầu hàng ngày

β-

10g

23000

5000

carotene)
Vitamin

B1

IU
0,31 μg

1,5

21

(Thiamine)
Vitamine

B2

0,35 μg

1,7

21

(Riboflavin)
Vitamin B3 (Niacin)

1,46 μg

20

7

Vitamin

B6

80 μg

2,0

4

(Pyridoxine)
VitaminB12(Cyanoc

32 μg

6,0

533

obalamine)
Citamine E

1 IU

30

3

Vitamin

A

(

(α-

8

cho phép
460


tocoferol)
Folacin
Panthothenic acid
Biotin

1 μg
10 μg
0,50 μg

400
10
-

0,04
1
-

1.1.4.3 Khoáng chất
Spirulina chứa nhiều chất khoáng có ý nghĩa đối với dinh dưỡng người và
động vật. Trong đó, những chất khoáng cần thiết cho hoạt động bình thường của
hệ thần kinh và tim mạch như kali, magiê hoặc cho tạo máu như sắt đều cao. Sắt
trong Spirulina có khả năng hấp thụ cao hơn dạng sắt trong rau quả và hầu hết các
loại thịt. Spirulina giàu sắt và canxi, hỗ trợ tốt cho máu, cho xương và răng.
Lượng canxi trong Spirulina cao hơn trong sữa [4]. Lượng sắt trong Spirulina cao
hơn gấp 12 lần so với các loại thực phẩm khác. Hàm lượng các nguyên tố kim
loại nặng như As, Cd, Pd, Hg đều thấp hơn giới hạn cho phép sử dụng tảo cho
người. Tảo này cũng chứa những nguyên tố khoáng đa lượng bao gồm sodium,
calcium, magnesium, potassium, chlorine, sulfur và phosphorous; và cả các
nguyên tố khoáng vi lượng gồm iodine, zinc, copper, selenium, molybdenum,
fluoride, manganese, boron, nickel và cobalt. Lượng K và Ca chiếm lượng lớn
nhất trong các khoáng đa lượng (160 μg và 100 μg/10g Spirulina), trong các
khoáng vi lượng thì Mn chiếm hàm lượng cao nhất (500 μg/10g Spirulina).
Bảng 1.3: Thành phần khoáng chất trong tảo Spirulina [10]
Khoáng chất

Trên

Calcium
Iron
Zinc
Phosphorous
Magnesium

Copper
Sodium
Potassium

10g
100 μg
15 μg
300 μg
90 μg
40 μg
120 μg
60 μg
160 μg

Nhu cầu hàng ngày
1000 μg
18 μg
15 μg
1000 μg
400 μg
2 μg
2 - 5 μg
6 μg
9

% so với nhu cầu
hàng ngày
10
83
2

9
10
6
1
3


Manganese

500 μg

3 μg

17

1.1.4.4 Các axit amin
Spirulina chứa 18 trong số 20 loại axit amin được biết đến [16]. Spirulina
có 8 loại axít amin cần thiết và 10-12 axít không cần thiết, chất lượng của chúng
được miêu tả như là một loại protein hoàn hảo. Một số axit amin có hàm lượng
cao trong Spirulina như glutamic acid (14,6%); aspartic acid (9,8%); leucine
(8,7%); aniline (7,6%)… [10]
Bảng 1.4: Thành phần axit amin trong tảo Spirulina [10]

Axit amin
thiết yếu
Phenylalanin

Hàm

Hàm

lượng

%/tổng

trong 10g

Các axit

lượng

%/

amin khác

trong

tổng

10g

280 μg

4,5 %

Glycine

320 μg

Threonine

320 μg

5,2 %

Histidine

100 μg

Tryptophan

90 μg

1,5 %

Proline

270 μg

Valine

400 μg

6,5 %

Serine

320 μg

Isoleucine

350 μg

5,6 %

Tyrosine

300 μg

Leucine

540 μg

8,7 %

Alanine

470 μg

Lysine

290 μg

4,7 %

Arginine

430 μg

Methionine

140 μg

2,3 %

Cystine

60 μg

1,0 %

e

10

AsparticAci
d
GlutamicAci

610 μg
910 μg

5,2
%
1,6
%
4,3
%
5,2
%
4,8

%
7,6
%
6,9
%
9,8
%
14,6


d

%

1.1.4.5 Các sắc tố
Caroten trong tảo Spirulina cao gấp 10 lần trong củ cà rốt. Sắc tố tạo
cho tảo có mầu xanh lam là phycocyanin [10].

Bảng 1.5: Các sắc tố trong tảo Spirulina [10]
Sắc tố
Phycocyanin
Chlorophyll
Carotenoids

Màu sắc
Xanh da trời
Xanh lá cây
Màu vàng cam

Hàm lượng trong 100g

14000 mg
1000 mg
470 mg

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ VÀ NGHIÊN CỨU TẢO
SPIRULINA
1.2.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên thế giới và ở Việt
Nam
1.2.1.1 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina trên thế giới
Từ năm 1970, Spirulina đã được trồng ở nhiều nước trên thế giới, các nước
sản xuất vi tảo chủ yếu tập trung ở Châu Á và vành đai Thái Bình Dương. Những
khu vực và vùng lãnh thổ có sản lượng vi tảo lớn là Trung Quốc, Nhật Bản, Đài
Loan, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Mehico…Vào những năm 1970, một doanh nghiệp tảo
đầu tiên của Hoa Kỳ đã bắt tay vào nuôi thử nghiệm mô hình pilot trên các bể
nhân tạo. Họ chọn thung lũng hoang mạc Imperial thuộc bang California vì nơi
đây có nhiệt độ trung bình cao nhờ ánh nắng mặt trời và tránh xa vùng ô nhiễm đô
thị. Đến năm 1981, một sự hợp tác đầu tiên giữa doanh nhân California và thương
nhân Nhật Bản đã hình thành nên Earthrise Farms và chính thức đi vào sản xuất
11


ổn định năm 1982 [4]. Ngày nay, Earthrise Farms cung cấp sản phẩm cho hơn 40
quốc gia và nguồn Spirulina ở đây được xem là tốt nhất. Sản lượng Spirulina
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 và 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 trên thế giới là rất lớn, tuy nhiên sản lượng chưa nhiều nên giá bán
những chế phẩm Spirulina còn khá cao [7]. Hiện nay trên thế giới còn có các
trang trại nuôi trồng tảo Spirulina với quy mô lớn, chất lượng cao như:
- Trang trại Twin Tauong (Myanmar)

- Trang trại Sosa Texcoco (Mehico)
- Công ty tảo Siam (Thái Lan)
- Trang trại Chenhai (Trung Quốc)
- Nông trại Hawai (Hoa Kỳ)…
Bảng 1.6: Tình hình sản xuất tảo Spirulina trên thế giới [26]
Công ty

Địa điểm

Diện

Sản

Giá

tích

lượng

thành

(ha)

(tấn

(USD/k
g)
5 – 18

Soda-Texcoco

Earthrise
Cyanotech
Siam Algae
Blue Continent
Nippon

Mehico
Hoa Kì
Hoa Kì
Thái Lan
Đài Loan
Nhật Bản

12
5,5
2
3,8
1,5

khô)
300
340
170
480
480
40

Spirulina
Bình Thuận
Nhiều công ty

Việt Nam
Trung

0,5
200

8
2798

Nhiều công ty

Quốc
Ấn Độ

12,2

260

12


Nhiều công ty

Cu Ba

-

Bể nuôi tảo Spirulina ở Vĩnh Hảo

40

Bể nuôi tảo Spirulina tại Ấn Độ

Hình 1.2: Các mô hình nuôi tảo Spirulina công nghiệp [26, 34]
Để thu hoạch tảo Spirulina, người ta sử dụng màng lọc Polyester, đường
kính mắt lưới 30μm. Thiết bị lọc được đặt hơi nghiêng để có thể tiến hành lọc
được liên tục, đồng thời rửa và vớt. Sau đó, chúng qua giai đoạn vắt nước bằng
máy vắt, ép hoặc nhờ màng rung cho nước chảy bớt xuống. Bánh tảo sau đó được
cắt ra từng miếng, khúc nhờ dao; sau giai đoạn này nước vẫn chiếm 70 -80 %.
Trong giai đoạn này Spirulina do chứa nhiều đạm nên chúng dễ bị vi khuẩn tấn
công và lên men tạo ra các sản phẩm không mong muốn trong vòng vài giờ tùy
nhiệt độ. Vì vậy các trang trại thủ công nhỏ lẽ thường phơi bằng cách cho dịch tảo
vào trong các hộp kim loại rồi đem phơi ngoài nắng để làm khô tảo. Ngoài ra,
người ta còn sử dụng thiết bị đơn giản hình xylanh, một đầu có châm các lỗ nhỏ
đường kính 2mm, rồi cho tảo vào trong. Sau đó ép mạnh một đầu, tảo sẽ chảy ra
thành các sợi như sợi mì tiếp theo trải nhẹ lên các khung bằng kim loại hoặc bằng
gỗ rồi đưa vào trong các hộp để làm khô. Hộp làm khô có kích thước các lỗ vào
và ra bằng nhau cho phép không khí lưu thông được dễ dàng. Người ta có thể cải
tiến hiệu quả bằng cách gia nhiệt không khí ở bên dưới tấm kính hoặc bạt plastic
trước khi cho chúng vào hộp làm khô [7]

13


Hình 1.3: Mô hình thu hoạch và làm khô Spirulina nhờ ánh sáng mặt trời [29]
1.2.1.2 Tình hình nuôi trồng và phát triển tảo Spirulina ở Việt Nam
Ở Việt Nam, tảo Spirulina được giáo sư Ripley D.Fox - nhà nghiên cứu về
tảo và các chế phẩm của nó tại "Hiệp hội chống suy dinh dưỡng bằng các sản
phẩm từ tảo" (A.C.M.A) tại Pháp, đưa vào Việt Nam từ năm 1985 [7]. Hiện nay,

có 2 nơi nuôi trồng tảo Spirulina lớn ở nước ta, đó là:
-

Công ty cổ phần Tảo Vĩnh Hảo (Bình Thuận)

-

Cơ sở ở Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh

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 cacbon, nguồn CO2 trực tiếp lấy từ các
nhà máy bia, cồn, rượu…nén hóa lỏng vào bình chứa. Đó là các cơ sở ở Vĩnh Hảo

14


(Bình Thuận), Châu Cát, Lòng Sông (Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai),...
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 trồng tảo và cũng đã thu được một số kết
quả. Thử nghiệm nuôi trồng Spirulina bằng nước thải hầm biogas không chỉ là
biện pháp mở rộng sản xuất và hạ giá thành sản phẩm, mà còn giải quyết các vấn
đề môi trường sinh thái cho nông thôn. Tảo này còn được sử dụng để xử lý nước
thải giàu NH4 từ nhà máy sản xuất urê thuộc xí nghiệp Liên hiệp Phân đạm Hóa
chất Hà Bắc, kết quả cho thấy nước thải sau khi pha loãng và bổ sung thêm một
số chất khoáng cần thiết rồi dùng nuôi Spirulina đã mang lại năng suất cao và có
tác dụng bảo vệ môi trường [7, 9]. Việc nuôi trồng Spirulina tại thành phố Hồ Chí
Minh lại là nguồn nguyên liệu sản xuất thức ăn chủ yếu cho gà, tôm… Sau một
thời gian không tìm được đầu ra và giá thành chưa hợp lý nên các cơ sở trên đã
không thể tiếp tục việc nuôi trồng được nữa. Nhìn chung, lịch sử nghiên cứu và

nuôi trồng tảo Spirulina ở nước ta đã thu được nhiều kết quả ban đầu đáng khích
lệ. Tuy nhiên cho đến nay việc nuôi trồng tảo vẫn mang tính nhỏ lẻ, lạc hậu,
không đáp ứng được nhu cầu sử dụng tảo ngày càng tăng cao. Vì vậy, trước
những giá trị về mọi mặt mà tảo Spirulina mang lại, cần phải tiến hành cải thiện,
thúc đẩy ngành công nghiệp nuôi trồng tảo nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và
xuất khẩu ra thị trường nước ngoài.
Muốn đạt được hiệu quả kinh tế cao đòi hỏi các cơ sở sản xuất tảo
Spirulina phải có được hệ thống, quy trình sản xuất, chế biến và thành phẩm khép
kín và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng. Tại Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Spirulina sau
thu hoạch sẽ được lọc qua vải sợi bông và rửa sạch bằng máy rồi đem ly tâm tốc
độ 800 vòng/phút loại bớt nước để thu sinh khối. Theo quy trình, sau khi thả
giống khoảng 7 ngày, tảo đã bắt đầu cho thu hoạch lứa đầu, sau đó thu hoạch theo
dạng cuốn chiếu ở các bể nuôi. Bình quân mỗi ngày công ty thu được 80-120 kg
tảo tươi (tương đương với 40 kg thành phẩm). Tảo sau khi được nghiền mịn, sẽ
tạo thành dịch tảo. Nhờ hệ thống sấy phun, chúng sẽ được bơm lên bồn sấy, gia
nhiệt ở nhiệt độ khoảng 55oC, và tạo thành hạt thành phẩm. Tiếp theo, tảo đưa
15


vào phòng vô trùng bằng tia cực tím. Sấy khô là công đoạn quan trọng và là khâu
cuối cùng của quá trình sản xuất Spirulina nói chung. Ở Ấn độ, người ta đã tiến
hành thử nghiệm nhiều phương pháp sấy khác nhau, trong đó phơi nắng cho thấy
sản phẩm sau khi sấy đều tốt và đẹp [7]. Tại Vĩnh Hảo, phương pháp phơi khô
ngoài nắng cũng đã được sử dụng: Buổi sáng thu hoạch và phơi khô suốt ngày.
Trong điều kiện không thuận lợi về thời tiết phải phơi bổ sung ngày hôm sau.
Spirulina thu được theo phương pháp này còn 7 – 8% độ ẩm, sau đó đem nghiền
thành bột và cất giữ lâu hàng năm mà vẫn không bị mốc [10,11]. Tuy nhiên,
phương pháp phơi khô ngoài nắng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết và
cường độ chiếu sáng, cũng như bức xạ mặt trời. Do đó, các nhà sản xuất không
chủ động được trong công tác chế biến sản phẩm sau thu sinh khối. Vì vậy, việc

nghiên cứu điều kiện sấy tảo trong phòng thí nghiệm là vô cùng cần thiết để đảm
bảo thành phẩm chất lượng và ổn định cung cấp cho thị trường.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên thế giới và ở Việt
Nam
1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina trên thế giới
Năm 1973, Tổ chức Nông Lương quốc tế và Tổ chức Y tế thế giới đã
chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược liệu quý, đặc biệt
trong chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa. Đáng lưu ý trước hết 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 đã thu được kết quả rất tốt khi
điều trị bằng Spirulina nguyên chất. Khi uống Spirulina, lượng chất phóng xạ đã
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 [4]. Tại
Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều dùng 1g Spirulina/ngày,
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 từ năm 1968 [10]. Cũng ở
16