XÂY DỰNG HỆ THỐNG NUÔI TRỒNG VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG NUÔI CẤY TẢO XOẮN SPIRULINA PLATENSIS TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.08 MB, 55 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
-------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA
XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"
NĂM 2016
XÂY DỰNG HỆ THỐNG NUÔI TRỒNG
VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG NI CẤY
TẢO XOẮN SPIRULINA PLATENSIS TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM
Thuộc nhóm ngành khoa học: Nhóm ngành mơi trường.
Bình Dương, 4/2016.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
-------------------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA
XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"
NĂM 2016
XÂY DỰNG HỆ THỐNG NUÔI TRỒNG
VÀ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG NI CẤY
TẢO XOẮN SPIRULINA PLATENSIS TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM
Thuộc nhóm ngành khoa học: Nhóm ngành mơi trường.
Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Trần Hồng Thấm
Nam, Nữ: Nữ
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: D13QM01, Khoa Tài Nguyên Môi Trường
Ngành học: Quản Lý Tài Nguyên Môi Trường
Người hướng dẫn: Th.S Võ Thị Thanh Nhàn
Bình Dương, 4/2016.
Năm thứ: 3/4
UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: “Xây dựng hệ thống nuôi trồng và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến
khả năng nuôi cấy tảo xoắn Spirulina platensis trong phịng thí nghiệm”.
- Nhóm sinh viên thực hiện:
STT
Họ và tên
MSSV
Lớp
Khoa
Năm thứ/
Số năm đào
tạo
1
Trần Hồng Thấm
1328501010094
D13QM01
Tài Ngun
Mơi Trường
¾
2
Nguyễn Thị Ngọc Dung
1328501010019
D13QM01
Tài Ngun
Mơi Trường
¾
3
Nguyễn Thị Ngọc Huyền
1328501010045
D13QM01
Tài Ngun
Mơi Trường
¾
4
Phan Lại Thu Huyền
1328501010046
D13QM01
Tài Ngun
Mơi Trường
¾
5
Tống Lê Thùy Linh
1328501010056
D13QM01
Tài Ngun
Mơi Trường
¾
- Người hướng dẫn: Th.S Võ Thị Thanh Nhàn
2. Mục tiêu đề tài:
- Xây dựng mơ hình ni tảo Spirulina platensis từ vật liệu tái chế (chai nhựa).
- Khảo sát một số điều kiện ni cấy lên tích lũy sinh khối tảo Spirulina platensis.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Vật liệu được dùng để nuôi cấy là các vật liệu tái chế, các vật liệu đã qua sử dụng.
- Xây dựng mơ hình nhỏ gọn có thể thay đổi phù hợp với nhiều khơng gian và
mục đích khác nhau.
4. Kết quả nghiên cứu:
‾
‾
Mơ hình ni tảo quy mơ phịng thí nghiệm.
Các yếu tố tối ưu ảnh hưởng đến khả năng nuôi cấy tảo xoắn Spirulina platensis
trong phịng thí nghiệm: pH= 9, thời gian từ 7 đến 8 ngày, với nồng độ tảo
giống 40% và ánh sáng tự nhiên với thời gian chiếu sáng 8/24 giờ.
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:
- Vận dụng mô hình để ni tảo Spirulina platensis quy mơ hộ gia đình.
- Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm cơ sở cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.
6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài.
Ngày
tháng
năm
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)
Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực
hiện đề tài: ........................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Ngày
tháng
Xác nhận của lãnh đạo khoa
Người hướng dẫn
(ký, họ và tên)
(ký, họ và tên)
năm
UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:
Ảnh 4x6
Họ và tên: Trần Hồng Thấm
Sinh ngày: 26 tháng 8 năm 1995
Nơi sinh: Bình Dương
Lớp: D13QM01
Khóa: 2013-2017
Khoa: Tài Ngun Mơi Trường
Địa chỉ liên hệ: Ấp Suối Sâu- Đất Cuốc- Bắc Tân Un- Bình Dương.
Điện thoại: 01275906229
Email:
II. Q TRÌNH HỌC TẬP:
* Năm thứ 1:
Ngành học: Quản Lý Tài Nguyên Môi Trường
Khoa: Tài Nguyên Môi Trường
Kết quả xếp loại học tập: Trung Bình Khá
* Năm thứ 2:
Ngành học: Quản Lý Tài Nguyên Môi Trường
Khoa: Tài Nguyên Môi Trường
Kết quả xếp loại học tập: Trung Bình Khá
Ngày
tháng
năm
Xác nhận của lãnh đạo khoa
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
(ký, họ và tên)
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)
DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Họ và tên
MSSV
Lớp
Khoa
1.
Nguyễn Thị Ngọc Dung
1328501010019
D13QM01
Tài Nguyên
Môi Trường
2.
Nguyễn Thị Ngọc Huyền
1328501010045
D13QM01
Tài Nguyên
Môi Trường
3.
Phan Lại Thu Huyền
1328501010046
D13QM01
Tài Nguyên
Môi Trường
4.
Tống Lê Thùy Linh
1328501010056
D13QM01
Tài Nguyên
Môi Trường
5.
Trần Hồng Thấm
1328501010094
D13QM01
Tài Nguyên
Môi Trường
Stt
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Chu kỳ sinh trưởng của tảo Spirulina platensis. ........................................... 10
Hình 1.2: Chu kỳ sinh sản của Spirulina platensis........................................................ 14
Hình 2.1: Bản vẽ thiết kế mơ hình ni tảo Spirulina platensis. .................................. 25
Hình 3.1: Mơ hình ni tảo Spirulina platensis trong phịng thí nghiệm. .................... 30
Hình 3.2: Mơ hình ni giữ tảo giống. .......................................................................... 31
Hình 3.3: Mơ hình bố trí một thí nghiệm. ..................................................................... 31
Hình 3.4: Ảnh hưởng của pH lên sự sinh trưởng của tảo Spirulina platensis.............. 33
Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH lên sự sinh trưởng của
tảo Spirulina platensis. .................................................................................................. 34
Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sự sinh trưởng của
tảo Spirulina platensis. .................................................................................................. 35
Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi sinh khối tảo theo thời gian. ............................ 36
Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu lên sự sinh trưởng
của Spirulina platensis. ................................................................................................. 37
Hình 3.9: Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ ban đầu lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis. ........................................................................................................ 38
Hình 3.10: Biểu đồ ảnh hưởng của ánh sáng lên sự sinh trưởng của
tảo Spirulina platensis. .................................................................................................. 40
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh hệ thống nuôi tảo hở và kín. ............................................................ 19
Bảng 2.1: Mơi trường ni: Mơi trường Zarrouk. [7] ................................................... 24
Bảng 2.2: Thành phần dung dịch vi lượng A5 như sau:................................................ 25
Bảng 2.3: Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ. .......................................................................... 26
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH lên sự sinh trưởng của tảo Spirulina platensis. ............. 33
Bảng 3.2: Thể hiện sự thay đổi khối lượng tảo theo thời gian . .................................... 36
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis . ....................................................................................................... 38
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của ánh sáng lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis. ........................................................................................................ 39
TĨM TẮT
Spirulina là lồi tảo đa bào, dạng sợi xoắn hình lị xo đây là một lồi tảo có giá
trị dinh dưỡng rất cao, giàu protein, carbohydrate, vitamin và các sắc tố chlorophyll,
carotenoid. Vì thế, mà đã có nhiều nhà khoa học cũng như các chuyên gia luôn quan
tâm nghiên cứu và ứng dụng tảo Spirulina ngày càng nhiều và có tính ứng dụng cao
hơn. Cũng bởi lẽ đó, mà đề tài được thực hiện nhằm xây dựng mơ hình nuôi tảo
Spirulina platensis từ vật liệu tái chế, và qua đó khảo sát một số điều kiện ni cấy lên
sinh khối tảo Spirulina platensis. Kết quả có thể cho ta thấy từ những vật liệu đơn giản
trong gia đình, chúng ta có thể tái sử dụng để có một mơ hình ni tảo quy mơ nhỏ
hoặc lớn hơn tùy vào khả năng của từng hộ gia đình. Và thí nghiệm cũng cho thấy ở
pH= 9, thời gian từ 7 đến 8 ngày, với nồng độ tảo giống 40% và ánh sáng tự nhiên với
thời gian chiếu sáng 8/24 giờ là điều kiện tốt cho sự sinh trưởng sinh khối ở tảo. Như
vậy, trong điều kiện ni tảo thuận lợi thì khả năng sinh trưởng của tảo rất nhanh và
sinh khối tảo thu được là tối ưu.
LỜI CẢM ƠN
Dưới sự đồng ý của Khoa Tài Nguyên Môi Trường và Trường Đại Học Thủ
Dầu Một, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống nuôi trồng và khảo sát
các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ni cấy tảo xoắn Spirulina platensis trong
phịng thí nghiệm”.
Để hồn thành bài báo cáo này, trước hết chúng tơi xin chân thành cảm ơn cô
hướng dẫn ThS. Võ Thị Thanh Nhàn đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt q
trình thực hiện đề tài. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến KS. Nguyễn
Thị Mai Khoa và ThS. Lê Hữu Thương đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho
chúng tôi thực hiện đề tài tại phịng thí nghiệm khoa Tài Ngun Môi Trường.
Những ngày đầu tiếp xúc với công tác nghiên cứu khoa học, kinh nghiệm và
kiến thức còn hạn chế nên chúng tơi khơng tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, kính
mong sự góp ý của thầy cơ để bài báo cáo được hồn chỉnh hơn.
Chúng tơi xin chân thành cảm ơn!
1
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 2
1.Đặt vấn đề.................................................................................................................. 3
2.Mục tiêu đề tài: .......................................................................................................... 3
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................................ 4
4.Nội dung nghiên cứu. ................................................................................................ 4
1.1.Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis. ................................................. 5
1.2.Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về Spirulina platensis. ....................... 6
1.2.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới. ................................................................. 6
1.2.2.Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam. ................................................................ 7
1.3. Tổng quan về Spirulina platensis. ......................................................................... 8
1.3.1. Đặc điểm sinh học. ......................................................................................... 8
1.3.1.1. Phân loại. .................................................................................................. 8
1.3.1.2. Phân bố. .................................................................................................... 9
1.3.1.3. Hình thái cấu tạo....................................................................................... 9
1.3.1.4. Chu kì sinh trưởng. ................................................................................. 10
1.3.1.5. Đặc điểm vận động và cư trú.................................................................. 11
1.3.1.6. Thành phần hóa học. .............................................................................. 12
1.3.2. Đặc điểm dinh dưỡng của Spirulina . ........................................................... 12
1.3.3. Đặc điểm sinh sản. ........................................................................................ 13
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tảo. ....................................... 15
1.3.4.1. Ảnh hưởng của ánh sáng. ....................................................................... 15
1.3.4.2. Nhiệt độ. ................................................................................................. 15
1.3.4.3. Thông số pH. .......................................................................................... 15
1.3.4.4. Chất dinh dưỡng. .................................................................................... 16
1.3.5. Các lĩnh vực ứng dụng của Spirulina platensis. ........................................... 16
1.3.5.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. .................................................. 16
1.3.5.2. Chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học và dinh dưỡng. ...................... 16
1.3.5.3. Chế biến thức ăn cho gia súc, gia cầm và thủy hải sản. ......................... 17
1.3.5.4. Sản xuất phân bón sinh học. ................................................................... 17
1.3.5.5. Xử lý mơi trường. ................................................................................... 18
1.3.6. Công nghệ sản xuất vi khuẩn lam Spirulina platensis. ................................ 18
1.3.6.1. Công nghệ nuôi trồng theo hệ thống hở (O.E.S). ................................... 18
2
1.3.6.2. Cơng nghệ ni trồng theo hệ thống kín (C.E.S). .................................. 18
1.3.6.3. Công nghệ nuôi trồng Spirulina platensis ở Việt Nam. ......................... 20
1.3.6.4. Công nghệ nuôi trồng Spirulina platensis trên thế giới. ......................... 20
1.4. Vai trị, vị trí của tảo Spirulina trong công nghệ sinh học (CNSH). ................... 20
PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 24
2.1. Đối tượng thí nghiệm. ......................................................................................... 24
2.2. Vật liệu. ............................................................................................................... 24
2.3. Hóa chất............................................................................................................... 24
2.4. Xây dựng mơ hình. .............................................................................................. 25
2.5. Quy trình ni cấy. .............................................................................................. 26
2.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm. ........................................................................... 27
2.7. Phương pháp theo dõi chỉ tiêu chất lượng môi trường nuôi cấy và điều kiện
nuôi cấy tảo Spirulina ............................................................................................... 28
2.8. Phương pháp thu sinh khối tảo. ........................................................................... 28
2.9. Phương pháp xử lý số liệu. .................................................................................. 29
PHẦN 3: KẾT QUẢ ...................................................................................................... 29
3.1. Mơ hình. .............................................................................................................. 30
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis .................................................................................................. 32
3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis .................................................................................................. 35
3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ban đầu lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis ............................................................................................... 37
3.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng lên sự sinh trưởng của tảo
Spirulina platensis .................................................................................................. 39
PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 42
4.1. Kết luận. .............................................................................................................. 42
4.2. Kiến nghị. ............................................................................................................ 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 43
Trong nước ................................................................................................................. 43
Nước ngoài ................................................................................................................. 44
Internet ....................................................................................................................... 44
3
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Với sự bùng nổ của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, việc tìm ra nguồn
ngun liệu vừa rẻ tiền vừa chất lượng khơng cịn là trở ngại lớn nữa. Cũng nhờ vậy,
các loại thực phẩm chức năng ngày càng được ưa chuộng. Có thể nói trong những năm
gần đây, việc nghiên cứu và khai thác các loại nguyên liệu nâng cao giá trị dinh dưỡng
bổ sung vào thực phẩm ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Spirulina platensis cũng
là một trong những mối quan tâm đó. [5]
Spirulina platensis là một trong những lồi tảo được nghiên cứu nhiều nhất và
cũng đem lại rất nhiều lợi ích cho con người trong ngành thực phẩm, dược phẩm và
đặc biệt là lĩnh vực năng lượng sinh học. Do vậy, lồi tảo này nhanh chóng được đưa
vào các nghiên cứu cơ bản để xây dựng những mơ hình nuôi trồng tảo, chế biến và
chiết xuất nhằm phục vụ cho con người [7]. Có một quy trình cơng nghệ ni tảo tiên
tiến sẽ góp phần rất quan trọng vào mục tiêu phòng chống suy dinh dưỡng trẻ em, sản
xuất các dược phẩm, mỹ phẩm và dinh dưỡng có giá trị cao cho nhu cầu trong nước và
xuất khẩu.
Tảo Spirulina có một lợi thế quan trọng có thể chọn làm đối tượng sinh trưởng
mạnh hơn trong những điều kiện thuận lợi ở nước ta. Trên thực tế, việc nuôi tảo xoắn
(Spirulina platensis) đã được tiến hành quy mô công nghiệp ở nhiều vùng trên toàn
quốc, đặc biệt là các vùng có nguồn nước khống tự nhiên có độ kiềm. Tuy nhiên, giá
thành của sản phẩm từ tảo này vẫn rất cao. Việc tận dụng những nguồn nguyên liệu rẻ
tiền, dễ tìm kiếm và các rác thải tái sử dụng có thể đáp ứng được nhu cầu nuôi tảo của
từng hộ gia đình, tận dụng được khơng gian nhỏ và tăng ý thức bảo vệ mơi trường.
Từ cơ sở trên, nhóm chúng tôi thực hiện đề tài: “ Xây dựng hệ thống nuôi trồng và
khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng ni cấy tảo xoắn Spirulina platensis
trong phịng thí nghiệm”.
2. Mục tiêu đề tài:
- Xây dựng mơ hình nuôi tảo Spirulina platensis từ vật liệu tái chế (chai nhựa).
- Khảo sát một số điều kiện nuôi cấy lên tích lũy sinh khối tảo Spirulina platensis.
4
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tượng: Tảo xoắn Spirulina platensis.
Phạm vi nghiên cứu:
- Khơng gian: phịng thí nghiệm Trường Đại Học Thủ Dầu Một.
- Thời gian: từ tháng 10/2015 đến 03/2016.
4. Nội dung nghiên cứu.
- Xây dựng mơ hình: chọn giống, xây dựng giá ni tảo trong phịng thí
nghiệm.
- Khảo sát được một số điều kiện ni cấy lên tích lũy sinh khối tảo: pH, nồng
độ ban đầu, ánh sáng, thời gian nuôi cấy.
5
PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis.
Tảo Spirulina đã được sử dung như một nguồn thức ăn bổ dưỡng từ thời cổ xưa
của người Aztec ở Mê-hi-cô, châu Mỹ và thổ dân Kanembu, Trung Phi. Tảo Spirulina
đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay. Spirulina là một loại tảo dạng sợi xoắn màu
xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới
kính hiển vi. Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao.
Tiến sĩ Clement người pháp đã tình cờ phát hiện tảo Spirulina vào những năm
1960 khi đến Trung Phi. Nhà khoa học này không khỏi kinh ngạc khi vùng đất cằn cõi,
đói kém quanh năm nhưng những thổ dân ở đây rất cường tráng và khỏe mạnh. Khi
Clement tìm hiểu về thức ăn của họ, Clement phát hiện trong mùa không săn bắn, họ
chỉ dùng một loại bánh màu xanh mà nguyên liệu chính là thứ họ vớt lên từ hồ. Qua
phân tích, Clement phát hiện ra loại bánh có tên Dihe này làm từ nguyên liệu chính là
tảo Spirulina. Người Kanembu thu hoạch tảo bằng cách vớt chúng lên và đựng vào
chậu bằng đất, xả nước qua những túi vải và trải lên cát để làm khô dưới ánh nắng mặt
trời. Khi đã khô, những phụ nữ cắt bánh tảo thành những miếng vuông đem bán ở chợ
địa phương. “Dihe” được nghiền vụn và trộn với sốt cà chua, tiêu và được rắc lên thịt,
cá, đậu,… Nó chiếm 70% bữa ăn của người Kanembu. [7], [2]
Vào những năm cuối thập kỷ tám mươi thế kỷ 20 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 mà ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mê-hi-cô, Đài
Loan. Chỉ số hóa học của protein tảo cũng rất cao trong đó các loại axit amin chủ yếu
như leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều có mặt với tỉ lệ vượt
trội so với chuẩn của tổ chức lương nông quốc tế quy định. [7]
Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu đã chú ý tới Spirulina không chỉ
như một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng chứa 60–70% protein và có năng suất gấp 20
lần so với đậu nành trên 1 ha mà còn chiết xuất được từ Spirulina nhiều thành phần có
dược tính q như chống oxy hóa, chống dị ứng, tăng khả năng miễn dịch, có tác dụng
làm giảm lượng mỡ trong máu và chống ung thư.
6
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về Spirulina platensis.
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.
Nhà tảo học người Pháp P.Dangeard đã đề cập đến một loại bánh có tên là Dihe
vào năm 1940, một loại bánh mà bộ tộc Kanembu ở gần hồ Chad, Châu Phi thường ăn.
Các nhà khoa học trên thế giới đã coi Spirulina platensis là sinh vật có ích cho lồi
người. Năm 1964-1965, nhà thực vật học Jean Leonard đã xác định được bánh Dihe
được cấu tạo từ Spirulina platensis. Ông và đồng nghiệp của mình đã tiến hành phân
tích thành phần hóa học của Spirulina platensis từ những quan sát của P.Dangeard. [13]
Năm 1968 ở Nhật, Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên đoàn
Spirulina platensis quốc tế cùng một số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Spirulina
platensis. Hiện nay, trong các đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có đề tài
sử dụng Spirulina platensis. Sản lượng Spirulina platensis hiện nay trên thế giới
khoảng 1000 tấn khô/năm. [7]
Năm 1995 tại Ấn Độ một nghiên cứu đã chứng tỏ với liều 1gam/ngày
Spirulina platensis, có tác dụng trị ung thư ở những bệnh nhân ung thư do thói quen
nhai trầu thuốc.
Nhiều nghiên cứu cho biết sinh khối Spirulina platensis có thành phần calcium
spirulan, là chất có tác dụng ức chế sự sinh trưởng nhiều loại virus, kể cả HIV. Sinh
khối này còn làm hạ lượng chứa cholesterrol trong máu. Thành phần phycocyanin có
tác dụng oxy hóa nên làm ức chế độc tố gan hepatotoxin. Spirulina platensis có tác
dụng nâng cao tính miễn dịch, nâng cao sức đề kháng của cơ thể.
Nghiên cứu của R.Kozlenko và cộng sự đã chứng minh Spirulina có tác dụng
ngăn cản sự xâm nhập của virus qua màng tế bào. Các nghiên cứu của nhiều nhà khoa
học đã chứng minh khả năng ức chế ung thư của sinh khối hay dịch chiết của Spirulina
platensis (M.Babuetal, 1995; L.Lisheng et al 1991; Pang Qishenet al, 1998). Spirulina
có tác dụng kích thích sự tăng nhanh các tế bào hồng cầu bạch cầu và nâng cao khả
năng miễn dịch của cơ thể (M.A.Qureshi et al 1995, 1996). Tác dụng phổ biến của
việc sử dụng thường xuyên các viên nén Spirulina platensis là giảm khả năng ung thư,
nâng cao tính miễn dịch, ức chế virus, chống lão hóa và làm giảm nếp nhăn, làm giảm
cholesterrol máu, hạn chế các tai biến về tim mạch... [15]
7
E.D.G Danesi và cộng sự trường đại học Sao Paulo–Brazil đã nghiên cứu
ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến quá trình tăng hàm lượng chất diệp lục của
Spirulina platensis vào năm 2004. [11]
Cùng năm 2004, Luis D.Sán-Lunahez và cộng sự trường đại học Sao PauloBrazil đã nghiên cứu nhịp cấp liệu urea như là nguồn nitơ trong nuôi cấy không liên
tục Spirulina platensis, với liều lượng cấp liệu urea thích hợp khơng gây ức chế sự
hình thành sinh khối nhằm mục đích giảm chi phí trong ni cấy qui mô công nghiệp. [14]
Jorge Alberto Vieira Costa và cộng sự Trường Đại học Foundation of Rio
Grande–Brazil đã nghiên cứu cải tiến sản lượng sinh khối Spirulina platensis sử dụng
trong nuôi cấy không liên tục vào năm 2004. [13]
Tại Nhà máy Điện hạt nhân Chernobul cơng trình nghiên cứu phịng chống ung
thư gây ra bởi tia phóng xạ hạt nhân cho các nạn nhân của sự cố đã thu được kết quả
rất tốt khi điều trị bằng Spirulina platensis nguyên chất. Khi uống Spirulina platensis,
lượng chất phóng xạ đã được đào thải khỏi đường tiểu của người bị nhiễm xạ rất cao.
Năm 1998 kết quả này đã được biểu dương tại hội nghị quốc tế về Spirulina platensis
ở cộng hòa Czech.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam.
Ở nước ta, tại Viện sinh vật (Viện khoa học Việt Nam) Spirulina platensis được
di thực nhập giống lưu giữ từ Viện Pasteur Paris, Cộng Hoà Pháp, về nghiên cứu từ
năm 1972. Đề tài này, ở mức độ phịng thí nghiệm, đã cho một kết quả tiên lượng tốt
về khả năng nuôi trồng tảo này ở nước ta theo mơ hình ngồi trời, khơng mái che, có
sục khí carbonic (CO2).
Việc thử nghiệm ni trồng Spirulina platensis đã được tiến hành vào năm
1976 trong thời gian 4,5 tháng tại Nghĩa Đô, Hà Nội đã thu được kết quả khá khả quan.
Từ những năm 1977, Spirulina platensis được nghiên cứu với đề tài cấp nhà
nước do Viện Sinh Học Cơng Nghệ quốc gia chủ trì và sau đó được ứng dụng ni ở
vùng suối khống Vĩnh Hảo - Bình Thuận. [7]
Tại thành phố Hồ Chí Minh, trong lĩnh vực y học, nhiều đề tài ứng dụng sử
dụng sinh khối Spirulina platensis trong việc sản xuất thuốc và thực phẩm chức năng.
Điển hình có bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng và cộng sự thực hiện đề tài "Nghiên cứu
8
sản xuất và sử dụng thức ăn có Spirulina platensis trong dinh dưỡng điều trị" và đề tài
“Nghiên cứu sản xuất pilot sinh khối Spirulina platensis giàu selen, bào chế thuốc mới
và tác dụng dược lý lâm sàng của chế phẩm” do Đại Học Y Dược TP. HCM chủ trì và
ThS. DS. Lê Văn Lăng là chủ nhiệm đề tài mở ra một hướng đầy triển vọng trong việc
ứng dụng Spirulina platensis vào việc tăng cường chất dinh dưỡng cho bệnh nhân và
hỗ trợ điều trị bệnh.
Còn nhiều nghiên cứu sử dụng nguồn dinh dưỡng khác để nuôi Spirulina
platensis như nước thải ươm tơ tằm tại Đan Hoài (Hà Tây), Bảo Lộc (Lâm Đồng),
nước suối khống Đắc Mil (Đắc Nơng) do nhóm tác giả do cố giáo sư Nguyễn Hữu
Thước (Ủy ban khoa học kỹ thuật nhà nước) và các cộng sự Trần Văn Tựa, Phan
Phương Lan, Đặng Đình Kim (Viện sinh vật). Với đề tài cấp nhà nước (Mã số
48.01.02.03) tổng kết tháng 4 năm 1986, đã đánh dấu bước tiến bộ đưa kết quả nghiên
cứu từ phịng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế, hứa hẹn nhiều triển vọng của vi khuẩn
lam Spirulina platensis quý này ở nước ta. [9]
Đề tài: “Nghiên cứu nuôi cấy thu sinh khối và chất màu từ tảo Spirulina
platensis” do Võ Thị Tuyết Nga – Sư phạm Sinh K5 - Trường Đại học Tây Nguyên
thực hiện đã bước đầu nghiên cứu nuôi trồng ở qui mơ phịng thí nghiệm để thu sinh
khối từ đó tách chiết chất màu. [7]
Từ những nghiên cứu ở trên cho thấy các nhà khoa học rất quan tâm đến
Spirulina platensis trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau: công nghệ thực phẩm,
dược phẩm, mỹ phẩm, xử lý môi trường và chăn nuôi.
1.3. Tổng quan về Spirulina platensis.
1.3.1. Đặc điểm sinh học.
1.3.1.1. Phân loại.
Theo một nhà tảo học người Đức Deurben năm 1927 Spirulina có tên gọi của vi
sinh vật.
Sau này các chuyên gia phân loại học thống nhất tên khoa học đầy đủ. Theo
Bergey năm 1974 thì Spirulina platensis được phân loại như sau:
Giới (domain): Bacteria
9
Ngành (phylum): Cyanobacteria
Lớp (class): Chroobacteria
Bộ (ordo): Osillatoriales
Họ (familia): Phormidiaceae
Chi (genus): Arthrospira
Lồi (species): A. maxima; A. platensis
Hiện nay đã có 35 loài thuộc giống Spirulina được phát hiện: S.Orovilca (Peru),
S.jeejibai (Đức), S.subsalsa (Ukraina), S.Laxissima (Kenya và Tanzania), S.Pacifica
(Hoa Kỳ),... trong đó có: S.maxima và S.platensis là được phát hiện sớm nhất và
nghiên cứu kỹ nhất. Theo Viện Sinh vật học thì ở Việt Nam đã phát hiện thấy tồn tại
10 loài: S.tennissima, S.Abbreviata, S.jenneri, S.platensis, S.laxissima, S.Major,
S.Subtilissma, S.Corahiana, S.princeps và S.West. Các loài Spirulina trên sống tự
nhiên trong ao, hồ, ruộng lúa, sơng ngịi, đơn độc hay kết thành đám trên mặt nước.
Đặc biệt khoảng giữa năm 1994, S. platensis sinh trưởng mạnh ở hồ Bảy Mẫu (Hà
Nội), có thể vớt được rất nhiều tảo khô mỗi ngày nắng hè. [1], [7]
Các nhà khoa học xếp Spirulina vào ngành bacteriophyta vì các đặc điểm như
sau: nhân chưa hồn chỉnh, khơng có ti thể và lục lạp, ribosome 70S và vách tế bào
chưa có peptidoglycan. [7]
1.3.1.2. Phân bố.
Tảo Spirulina phân bố rộng trong các môi trường khác nhau như đất, bãi rong
cỏ, hay các thủy vực nước ngọt, lợ, mặn hay ngay cả ở suối nước nóng. Spirulina có
thể sinh trưởng tốt trong các môi trường mà các tảo khác không thể sống được. Trong
các thủy vực nước ngọt có nhiều tảo sinh sống, trong đó có Spirulina. Spirulina có thể
tìm thấy ở cả những thủy vực có độ mặn 65–70 ppt. [8]
1.3.1.3. Hình thái cấu tạo.
Spirulina là tảo lam đa bào, dạng sợi. Tảo gồm nhiều tế bào hình trụ xếp khơng
phân nhánh. Đường kính tế bào từ 1–12µm, chiều dài tế bào có thể 10µm và chiều dài
chuỗi có thể đến 110µm. Các sợi tảo có tính di động trượt dọc trục của chúng.
10
Spirulina có dạng xoắn trong mơi trường chất lỏng và có hình xoắn thật sự trong mơi
trường đặc. Độ xoắn của tảo là đặc điểm để phân loại của loài. [8]
Spirulina có khả năng tạo ra các khơng bào khí nhỏ (gas vesicle) có đường kính
cỡ 70nm và được cấu tạo bằng các sợi protein bện lại. Khơng bào khí sẽ nạp đầy khi
sợi Spirulina muốn nổi lên trên bề mặt để nhận ánh sáng cho quá trình quang hợp. Đến
cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn carbohydrate, lúc đó các tế bào sẽ tụ tập
lại và tạo ra một áp suất thẩm thấu cao bên trong cơ thể, sau đó các khơng bào khí sẽ
khơng thể duy trì áp suất thẩm thấu lâu bên trong tế bào và chúng sẽ vỡ, giải phóng ra
các khí làm cho sợi tảo chìm xuống đáy và tại đây xảy ra q trình chuyển hố
carbohydrate thành protein.
1.3.1.4. Chu kì sinh trưởng.
Sự sinh trưởng của tảo được diễn tả bằng sự phân chia tế bào. Với chế độ dinh
dưỡng thích hợp và điều kiện sinh lý học thuận lợi, quá trình sinh trưởng của tảo trải
qua các pha sau: [6]
Sinh khối
3
4
2
1
Thời gian
Hình 1.1: Chu kỳ sinh trưởng của tảo Spirulina platensis.
1.
Pha chậm: Sự vơ hiệu hóa các enzyme, sự giảm tốc độ trao đổi chất của tảo
giống, tế bào gia tăng kích thước nhưng khơng có sự phân chia; một số yếu tố
khuyếch tán được tạo ra do chính các tế bào thì cần cho quá trình cố định carbon;
hoạt động trao đổi chất của các tế bào đã ức chế sự hoạt động của các độc tố nào
đó có mặt trong môi trường, hay do cấy tảo vào môi trường có chứa một vài chất
có nồng độ quá cao.
11
2.
Pha tăng trưởng: là giai đoạn mà tế bào phân chia rất nhanh và liên tục. Tốc độ
tăng trưởng trong giai đoạn này tùy thuộc vào kích thước tế bào, cường độ ánh
sáng, nhiệt độ.
3.
Pha tăng trưởng chậm: Khi có một vài nhân tố xuất hiện như: sự giảm sút của yếu
tố dinh dưỡng nào đó, tỷ lệ cung cấp oxy và carbonic, sự thay đổi pH, sự hạn chế
ánh sáng, sự xuất hiện các yếu tố ngăn cản sự phân chia các tế bào do một chất
độc nào đó... thì quá trình sinh trưởng của tảo bị ức chế, đây là giai đoạn đầu của
pha tăng trưởng chậm. Tuy nhiên, pha này diễn ra rất nhanh với sự cân bằng được
tạo ra giữa tốc độ tăng trưởng và các nhân tố giới hạn, nó được xem là pha quân bình.
4.
Pha suy tàn: Khi các chất dinh dưỡng trở nên cạn kiệt không đủ cung cấp cho sự
sinh trưởng và trao đổi chất đến mức trở nên độc hại, tảo sẽ bị suy tàn gọi là pha chết.
• Spirulina có vòng đời khá đơn giản và tương đối ngắn. Trong điều kiện tối ưu
(ni trong phịng thí nghiệm) vịng đời khoảng 1 ngày. Trong điều kiện tự
nhiên là khoảng 3–5 ngày.
1.3.1.5. Đặc điểm vận động và cư trú.
Spirulina được xem là vi khuẩn lam cổ đã từng xuất hiện cách đây hơn 3 tỉ
năm. Trước đây, người ta cũng gọi nó là tảo lam nhưng chính xác nó là vi khuẩn lam
cổ có lịch sử lâu đời hơn tảo nhân thật hay thực vật bậc cao hơn 1 tỉ năm (Henrikson,
1999). Spirulina (Arthrospira) là lồi có khả năng vận động tiến về phía trước hoặc
phía sau. Sự vận động này được thực hiện bởi các lông ở sườn bên cơ thể. Các sợi lơng
này có đường kính 5–7 nm và dài 1–2 µm nằm quanh cơ thể. Các lơng này hoạt động
như tay chèo giúp vi khuẩn lam hoạt động.
Có hai phương thức vận động của Spirulina giúp cho chúng chống lại tác động
của ánh sáng mặt trời trong cùng thời điểm chúng phải hấp thụ ánh sáng cần thiết bằng
cách nổi lên hoặc chìm xuống trong khối cột nước và bằng cách bơi trong dịng nước. [7]
Trong mơi trường sống có độ kiềm cao, Spirulina nổi lên hoặc lặn xuống ít nhất
một lần trong suốt thời gian 24 giờ và sẽ thường xuyên hơn nếu như có gió nhẹ trên bề
mặt hồ và nó sẽ sản sinh ra 2-4 gam sinh khối mỗi ngày trong điều kiện khí hậu và
dinh dưỡng thích hợp. Spirulina sống trong mơi trường kiềm tính, pH thích hợp
khoảng 9.5-1.5 tối ưu nhất là pH=9.5. Tảo Spirulina có thể sống trong nhiệt độ nước là
20-40oC, thích hợp nhất là 35oC. Tảo lơ lửng ở độ sâu có thể tới 50 cm, và trong mơi
12
trường nhân tạo thường nuôi ở mức nước 10-30 cm (ni hồ hở), hoặc có thể trong hồ
đáy sâu 1-1.5 m (sục khí) nhưng phải đảm bảo tảo nhận được ánh sáng. Ánh sáng là
điều không thể thiếu giúp cho tảo quang hợp và sinh trưởng. Cường độ ánh sáng thích
hợp cho tảo sinh trưởng là khoảng 1500-2500 lux.
1.3.1.6. Thành phần hóa học.
Các phân tích cho biết thành phần dinh dưỡng của sinh khối Tảo xoắn là: [6]
Protein: >52%;
Độ ẩm <7.0%;
Chất khoáng: <14%;
Tổng số carotenoid: >5000 mg/kg;
Beta-carotene (tiền vitamin A): >2250 mg/kg;
Sắc tố Zeaxanthin: 3000 mg/kg;
Sắc tố C-phycocyanin: 8.0%;
Phycocyanin (thô): >17.3%;
Vitamin B12: 3000 mg/kg;
Vitamin K: 20mg/kg.
Hàm lượng protein trong tảo Spirulina thuộc vào loại cao nhất trong thực phẩm
hiện nay, 60% – 70%, cao hơn 3 lần thịt bò, cao hơn 2 lần trong đậu tương. Hàm lượng
carbonhydrate khoảng 15% – 25%, hiện nay đã có những thơng tin dùng glucose chiết
xuất từ tảo Spirulina để tiến hành những nghiên cứu chống ung thư.
Hàm lượng Axit amin trong tảo cũng rất cao, có đầy đủ các Axit amin thiết yếu,
cân đối so với nhu cầu con người, nó cũng là thức ăn cung cấp protein có giá trị cao.
1.3.2. Đặc điểm dinh dưỡng của Spirulina .
Spirulina là vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc, chúng khơng thể sống hồn tồn
khơng có ánh sáng. Do đó phải đảm bảo các chỉ tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện
khuấy trộn,… đảm bảo cho tảo sinh trưởng tốt nhất. Môi trường dinh dưỡng của
Spirulina gồm các dưỡng chất: cacbon, nitơ, các chất khoáng đa lượng và vi lượng. [5]
13
• Dinh dưỡng cacbon: Spirulina đồng hóa carbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất
là bicarbonate (HCO3-) thông qua quá trình quang hợp. Nguồn cacbon cung cấp
cho Spirulina khoảng 1.2-16.8 g NaHCO3/lít.
• Dinh dưỡng nitơ: Spirulina có khả năng đồng hóa nitơ theo phản ứng khử nhờ
enzyme nitrogenase xúc tác khi có ATP. Kết quả nitơ được tổng hợp thành
protein của chúng. Chúng khơng có khả năng sử dụng nitơ trong khơng khí mà
sử dụng dưới các dạng nitrate (NO3-), NH3, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4,
(NH2)2CO. Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nitơ khơng từ nitrate phải kiểm sốt
nồng độ vì có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng sinh khối của tảo, thậm chí có
thể gây chết tảo.
Các chất khống cần cung cấp cho mơi trường ni tảo:
• P vơ cơ khoảng 90-180 mg/l.
• K+ và Na+ dưới dạng kết hợp với N, P.
• Mg+: đóng vai trị tương tự như P.
• Ca2+: khơng ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo.
• Fe cung cấp dưới dạng muối FeSO4.
• Cl-: tảo Spirulina rất ưa Clo vô cơ, nồng độ cung cấp từ muối NaCl khoảng
1-1.5 g/l.
Nếu mơi trường có những vi lượng khống khác thì Spirulina cũng sẽ hấp thụ.
Điều này có gây hại hay có lợi cho tảo cũng như ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm
sau này. Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As,… Sự hấp thu có lợi: Senlen, Sắt, Germani
và có thể cả Iod. Spirulina cũng chịu tác động của các hormone, giúp tảo tăng trưởng
nhanh như indol acetic acid (AIA), gibberelic acid (GA3).
1.3.3. Đặc điểm sinh sản.
Hình thức sinh sản: vơ tính (phân chia từ một sợi tảo mẹ trưởng thành). Sự phân
chia tế bào tảo được thực hiện bởi sự cắt đôi (binary fission), như ở các vi khuẩn, hình
thành nên những đoạn Necridia (gồm các tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản). Trong
các Necridia hình thành các đĩa lõm ở hai mặt và sự tách rời tạo các hormogonia (hình
thức tảo đoạn).
14
Tảo đoạn là một trong những hình thức sinh sản phổ biến của vi khuẩn lam
dạng sợi. Tảo đoạn là những đoạn tảo được hình thành từ các trichom, thường có kích
thước khác nhau, có từ 2-3 tế bào đến số lượng nhiều hơn, có khả năng chuyển động
tích cực nhờ trượt lên giá thể do tiết ra chất nhầy. [5]
Các sợi tảo trưởng thành bị cắt ra thành vài đoạn tảo, mỗi đoạn có từ 2-4 tế bào,
nhờ sự thành lập của vài tế bào đặc biệt (hoại bào). Sự phá vỡ các sợi tảo có tính ngẫu
nhiên, nhưng khơng bất kì (vì chỉ xảy ra ở hoại bào). [5]
Theo Boussiba (1989) các đoạn tảo con, sau khi tách rời nhau trượt nhẹ khỏi sợi
cha mẹ. Hai đầu xa (hormogonia) của đoạn tảo, mất đi phần dính của hoại bào trở nên
tròn với vách mỏng. Số tế bào trong các đoạn tảo gia tăng bởi sự cắt đôi tế bào (sự
phân chia xen giữa). Làm các sợi kéo dài tới mức trưởng thành và có dạng xoắn kiểu
mẫu. Trong thời kì sinh sản, tảo Spirulina nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường. [4]
Vịng đời sinh sản của Spirulina:
Hình 1.2: Chu kỳ sinh sản của Spirulina platensis.
Vịng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn.Trong điều kiện tối ưu (ni trong
phịng thí nghiệm) vịng đời khoảng 1 ngày. Ở điều kiện tự nhiên là khoảng 3–5 ngày. [3]
