Tài liệu Đề Tài: "Quy trình nuôi trồng chế biến, chiết xuất tảo Spirulina" docx

Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
Tiểu luận
Quy trình nuôi trồng
chế biến, chiết xuất tảo
Spirulina
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 1
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
Mục lục Trang
I/ Gioi thiệu tảo spirulina------------------------------------------------------------------3
II/ Đặc điểm sinh học của tảo-------------------------------------------------------------3
II.1/ Vị trí phân loại, tên gọi---------------------------------------------------------------3
II.2/ Môi trường sống-----------------------------------------------------------------------4
II.3/ Phân bố---------------------------------------------------------------------------------4
II.4/ Đặc điểm dinh dưỡng-----------------------------------------------------------------5
II.5/ Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản---------------------------------------------------6
II.6/ Thành phần của tảo Spirulina--------------------------------------------------------7
III/ Công nghệ nuôi trồng----------------------------------------------------------------12
III.1/ Gioi thiệu các hệ thống nuôi tảo spirulina---------------------------------------12
III.1.1/ Công nghệ nuôi trồng spirulina theo hệ thống hở (O.E.S)------------------12
III.1.2/ Công nghệ nuôi trồng tảo spirulina theo hệ thống kín (C.E.S)-------------12
III.2/ Hệ thống nuôi tảo hở---------------------------------------------------------------13
III.2.1/ Thiết kế bể nuôi tảo spirulina---------------------------------------------------13
III.2.1.1/ Lựa chọn địa điểm nuôi tảo---------------------------------------------------13
III.2.1.2/ Thiết kế bể nuôi tảo------------------------------------------------------------13
III.2.2/ Nguồn nước-----------------------------------------------------------------------15
III.2.3/ Chuẩn bị giống--------------------------------------------------------------------16
III.2.3.1/ Tiêu chuẩn chọn giống spirulina---------------------------------------------16
III.2.3.2/ Lợi ích của việc xây dựng phòng thí nghiệm ở nơi nuôi tảo
nhân giống tảo-----------------------------------------------------------------------------17
III.2.3.3/ Một số dụng cụ hóa chất phòng thí nghiệm---------------------------------17
III.2.4/ Quy trình nuôi tảo Spirulina thu sinh khối------------------------------------18

III.2.5/ Một số vấn đề quản lý bể nuôi tảo---------------------------------------------19
III.2.5.1/ Các yếu tố vật lý----------------------------------------------------------------19
III.2.5.2/ Các yếu tố hóa học-------------------------------------------------------------19
III.2.5.3/ Các yếu tố sinh học------------------------------------------------------------20
III.3/ Thu hoạch tảo spirulina------------------------------------------------------------20
IV/ Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina------22
Kết luận-------------------------------------------------------------------------------------23
Tài liệu tham khảo
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 2
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
ĐẶT VẤN ĐỀ
Con người trong thế kỉ này vẫn không ngừng cho ra đời những công trình nghiên
cứu các loài thực vật, động vật trong tự nhiên nhằm tìm ra những hoạt chất quý ứng
dụng trong y học, để chữa những căn bệnh nguy hiểm như ung thư, bệnh truyền
nhiễm …Bên cạnh đó, tiếp nối những thành công trong những thế kỉ trước, chúng ta
đã tìm ra những nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng từ tự nhiên như các loại bánh
tảo; thực phẩm chức năng …Đồng thời dựa vào thiên nhiên chúng ta cũng tìm ra
nguồn chiết xuất ra chất trong ngành mỹ phẩm.
Spirulina là một trong những loài tảo được nghiên cứu nhiều nhất và cũng đem lại
rất nhiều lợi ích cho con người trong ngành thực phẩm, dược phẩm…Có nhiều
nghiên cứu chứng minh trong spirulina có chứa hoạt chất kháng virus HIV- đây là
căn bệnh thế kỉ, làm đau đầu các nhà khoa học.
Do có nhiều lợi ích, Spirulina nhanh chóng được đưa vào các nghiên cứu cơ bản để
xây dựng những mô hình nuôi trồng tảo, chế biến và chiết xuất nhằm phục vụ cho
con người.
Ở Việt Nam cũng xuất hiện phong trào trồng tảo spirulina. Do đó vấn đề kĩ thuật
cần được nghiên cứu để sản xuất những mẻ tảo Spirulia chất lượng, năng suất cao…
Nhóm chúng tôi xin giới thiệu về kĩ thuật trồng tảo Spirulina.
-----------------------------------------------------------------------------------------------24
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 3

Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
I/ Giới thiệu tảo spirulina:
+ Spirulina là một loài vi tảo có dạng
xoắn hình lò so, màu xanh lam với kích
thước chỉ khoảng 0,25 mm. Chúng sống
trong môi trường giàu bicarbonat (HCO
3
-
và độ kiềm cao (pH từ 8,5 -9,5). Chúng
có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh
dưỡng cao.
+ Spirulina xuất hiện cách đây hơn 3 tỷ
năm. Nó là vi khuẩn lam cổ có lịch sử lâu
đời hơn tảo nhân thật hoặc thực vật bậc
cao tới hơn 1 tỷ năm.
+ Hơn 1 ngàn năm trước tổ tiên của
những người Aztect ở Mexico đã biết thu
hái Spirulina từ các hồ kiềm tính, phơi
dưới ánh nắng mặt trời và dùng làm thực
phẩm. Hiện nay tập tính này vẫn phổ biến
trong cộng đồng người Kanembous ở
Chad.
+ Tên gọi Spirulina do nhà tảo học
Deurben (người Đức) đặt năm 1927, dựa
trên hình thái của tảo là dạng sợi xoắn ốc
(spiralis).
+ Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu Spiralina phục vụ cho việc sản
xuất tảo làm thức ăn, dược phẩm, mỹ phẩm cho con người. Từ đó, Spirulina đã xuát
hiện trong khẩu phần ăn trong các chương trình chống suy dinh dưỡng trẻ em.
+ Ở việt nam: tảo spirulina được giáo sư Ripley D.Fox (nhà nghiên cứu 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. Trong những năm 1985 –
1995 đã có những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nước như
nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Thước và cộng sự (Viện công nghệ sinh học
thuộc Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam) với đề tài “Công nghiệp nuôi trồng
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 4
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
và sử dụng tảo Spirulina”. Hay đề tài cấp thành phố của Bác sĩ Nguyễn Thị Kim
Hưng(TP.HCM) và cộng sự với đề tài “Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có
tảo Spirulina trong dinh dưỡng điều trị”…Hiện nay nước ta đã có nhiều cơ sở nuôi
trồng tảo Spirulina như: Vĩnh Hão (Bình Thuận) từ 1979, Châu Cát, Lòng sông
(Thuận Hải), Suối Nghệ (Đồng Nai), Đắc Min (Đắc Lắc).

II/ Đặc điểm sinh học của tảo:
II.1/ Vị trí phân loại, tên gọi:
Ngành Cyanophyta ( tảo lam)
Lớp Hormogoiophyceae
Bộ Oscillatoriales
Họ Oscillatoriaseae
Chi Spirulina (Tảo xoắn).
Loài: Chi Spirulina có nhiều loài (hơn 35
loài) đã phát hiện. Trong đó có 2 loài
được nghiên cứu đầu tiên và nhiều nhất:
loài S.geitleri (S.maxima) – có nguồn gốc
châu phi, loài S.platensisc – có nguồn gốc
Nam Mỹ. Ngoài ra còn có S.prpvilca ở Puru, S.jeejibai ở CHLB Đức,
S.subsalsa ở Ukraina, S.laxissima ở Kenya, S.pacifica ở Hoa Kỳ.
+ Ở việt nam, giống được nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ ở Viện Sinh vật học, là
S.platensis Geitler do CH Pháp cung cấp.
II.2/ Môi trường sống:

+ Spirulina là sinh vật phiêu sinh (Plankton) sống tự
do (free living organism) trong nước kiềm, giàu
khoáng chất.
+ Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể tới 50
cm,và trong môi trường nhân tạo thường nuôi ở mức
nước 10-30 cm(nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ đáy
sâu 1-1,5 m (sục khí) phải đảm bảo tảo nhận nhận
được ánh sáng.
+ Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc
điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ trợ nhau, rất quan trọng trong công nghệ nuôi trồng
Spirulina.
II.3/ Phân bố:
+ Spirulina sống trong môi trường ưa kiềm (pH: 8,5-9,5). Trong tự nhiên, chúng
sống trong các hồ, suối khoáng ấp áp.
+ Tảo có phạm vi phân bố rộng:
 Châu Phi: Tchad, Congo, Ethiopia, Kenya, Nam phi, Ai cập, Tanzania,
Zambia.
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 5
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
 Châu Mỹ: Hoa kỳ, Peru, Uruguay, Mexico.
 Châu Á: Ấn độ, Paskistan, Srilanka, Việt nam.
 Châu Âu: Nga, Ukraina, Hungarie…
+ Một loài spirulina có thể xuất hiện ở nhiều quốc gia, có khi những nơi đó cách
nhau tới nữa vòng trái đất như: loài S.platensis. Nguyên nhân có thể là:
 Tự nhiên: một số loài chim ăn tảo spirulina như Phoeniconaiasminor (ở
châu mỹ). Do đó tảo đã bám vào lông vũ loài chim này, rồi dựa vào sự
di cư của chúng để phát tán nòi giống.
 Con người: đem tảo đi sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới để phục vụ cho
nhu cầu của con người.
II.4/ Đặc điểm dinh dưỡng :

+ Spirulina là vi sinh vật quang dưỡng bắt buộc. Do đó, chúng không thể sống hoàn
toàn không có ánh sáng.
+ Phải đảm bảo các chỉ tiêu ánh sáng, nhiệt độ, pH, điều kiện khuấy trộn…
+ Môi trường dinh dưỡng của spirulina gồm:
+ Các dưỡng chất: môi trường phải đảm bảo cung cấp đầy đủ nguồn: cacbon, nitơ,
các chất khoáng đa lượng và vi lượng…
+ Dinh dưỡng cacbon:
Spirulina đồng hóa cacbon chủ yếu ở dạng vô cơ, tốt nhất là bicacbon (HCO
3
-
),
thông qua quá trình quang hợp.
Phản ứng quang tổng hợp hidratcacbon (đường) và một số chất khác:
HCO
3
-
+ 2H
2
O (CH
2
O) + O
2
+ H
2
O +OH
-
.
Nguồn cacbon để nuôi dưỡng Spirulina ở khoảng 1,2 -16,8 g NaHCO
3
/ lit.

+ Dinh dưỡng N:
Spirulina có khả năng cố định nitơ, 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 không có khả năng sử dụng N
2
trong không khí mà sử dụng dưới các dạng:
nitrat (NO
3
-
), NH
3
(thường có trong nước thải Biogas), (NH
4
)
2
SO
4
, (NH
4
)
2
HPO
4
( có
trong phân bón nông nghiệp), (NH
2
)
2
CO. Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nitơ không

từ nitrat phải khống chế nồng độ vì dễ suy giảm sinh khối thẫm chí có thể gây chết
tảo.
+ Các chất khoáng cần cung cấp cho môi trường nuôi tảo:
 Photpho vô cơ khoảng 90 – 180 mg/L.
 K
+
và Na
+
dưới dạng kết hợp với N, P.
 Mg
+
: đóng vai trò tương tự như P.
 Ca
2+
: không ảnh rõ đến sinh trưởng tảo.
 Fe cung cấp dưới dạng muối FeSO
4
. Nồng độ Fe
2+
rất rộng từ 0,56 -56
mg/ L môi trường.
 Cl
-
: rất ưa Clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl khoảng 1 – 1,5
g/L.
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 6
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
Sau đây là thành phần dinh dưỡng chính của môi trường Zarrouk dùng để nuôi
Spirulina:
Nếu môi trường có những vi lượng khoáng khác thì spirulina cũng sẽ hấp thụ. Điều

này có gây hại hay có lợi cho tảo.
 Sự hấp thu có hại: Pb, Cd, Hg, As…
 Sự hấp thu có lơi: Senlen, Fe, germani và có thể cả I
2.
Spirulina cũng chịu tác động của các hormone, giúp tảo tăng trưởng nhanh như
indol acetic acid (AIA), gibberelic acid (GA
3
)…
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dinh dưỡng:
Công thức tổng quát của quá trình quang hợp:
CO
2
+ H
2
O CH
2
O + O
2
Hay 6CO
2
+ 6H
2
O C
6
H
12
O
6
+ 6O
2

Ở spirulina có tới 15 sắc tố có thể tham gia quá trình quang hợp gồm: chlorophyl (a)
phycocyanin, betacaroten và 11 carotenoids khác, ngoài ra còn phycoerythrin.
+ Nhiệt độ tối hảo cho tảo khoảng 30 -35
o
C
+ pH là kết quả của cân bằng: CO
2
H
2
CO
3
H
+
+ HCO
3
-
2H
+
+ CO
3
-
.
pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 – 9,5.
II.5/ Đặc điểm sinh trưởng và sinh sản:
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 7
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
* Sự sinh trưởng:
Spirulina trải qua các giai đoạn: thích nghi, logarit, đường thẳng, giảm, ổn định,
lão suy.
* Sự sinh sản có phương thức sinh sản: vô tính(phân chia từ một sợi tảo mẹ trưởng

thành). Từ một sợi tảo mẹ, 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 bởi sự chia cắt tại vị trí các đĩa này. Trong sự
phát triển, dần dần phần đầu gắn tiêu giảm, 2 đầu hormogonia trở nên tròn nhưng
vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi. Các hormogonia phát triển, trưởng thành
và chu kì sinh sản được lập đi lập lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời của tảo.
Trong thời kì sinh sản tảo spirulina nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường.
Sau đây là vòng đời tảo spirulina:
Rõ ràng vòng đời tảo đơn giản, tương đối ngắn.
Trong điều kiện tối ưu (nuôi trong phòng thí nghiệm) vòng đời khoảng 1 ngày. Ở
điều kiện tự nhiên là khoảng 3 – 5 ngày.
II.6/ Thành phần của tảo Spirulina:
+ Thành phần dinh dưỡng của Spirulina:
Khoảng 9% trọng lượng khô tổng số là các chất khoáng; hydrocarbon chiếm 15%.
Khoảng 6,5% là lipid trong đó bao gồm 2,6% là các acid béo omega-3 và omega-6
chưa bão hòa (và đây là một tỷ lệ rất cao); thêm vào đó tỷ lệ trung bình của beta-
caroten là 0,17% (rất cao) và vitamine B bao gồm 4µg B12 trong khẩu phần 10g
Spirulina cần thiết cho một người trưởng thành trong 1 ngày.
+ Protein trong spirulina:
Phycobiliprotein: phycocyanin và allo phycocyanin. Chúng có tác dụng tăng cường
miễn dịch ở người và động vật; thamgia các phản ứng phát hiện kháng nguyên đặc
hiệu, đánh dấu kháng thể đơn dòng để chuẩn đoán, phát hiện bệnh; hỡ trợ trị liệu
ung thư
Ngoài ra hàm lượng protein cao nên là thức ăn giàu dinh dưỡng giúp:
 Cung cấp chất đạm
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 8
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
 Trị suy dinh dưỡng. Do đó Spirulina xuất hiện trong khẩu phần ăn của trẻ
em suy dinh dưỡng ở Châu phi và nhiều quốc gia.
 Hỗ trợ điều trị suy gan, viêm gan, bệnh lao.

 Cung cấp hàm lượng đạm cao cho các vận động viên, người lao động
cường độ cao và người bệnh.
+ Glucid trong spirulina:
Glucid của spirulina có cấu trúc gần giống với glycogen, nên thích hợp với dinh
dưỡng của người và động vật.
Spirulina có chứa poly saccharid dưới dạng muối sunfat calci. Phân tử này chứa
Rhamnose, Glucose,Fructose, Ribose, Galactose, Xylose, Mannose, Glucuronic và
Galacturonic.
Do đó spirulina có tác dụng:
 Kháng virus HIV 1 và virus herpes.
 Chống oxy hóa khử các gốc oxy hóa O
2
-
,OH
-
…
 Kháng thrombin, ngăn ngừa thành lập cục máu đông trong mao mạch.
 Có thể được dùng làm thuốc kháng HIV.
 Hỗ trợ điều trị phòng ngừa bệnh cao huyết áp, xơ cứng động mạch và
viêm thấp khớp.
+ Lipid trong soirulina:
Chất béo đa phần gồm các acid béo cần thiết (Vitamin F): acid linoleic 5 – 10
mg/g, a. γ linolenic 7 – 11 mg/g…, acid oleic, palmitic với hàm lượng tùy thuộc
giống tảo.
Có chứa acid béo omega: chủ yếu là: γ-linolenic (GLA), dihomo- γ linolenic.
GLA là tiền chất biến dưỡng tổng hợp prostaglandin E1.
+ Các sắc tố trong spirulina: +Chlorophyl (a): 0,61 – 1,15%
Carotenoid (betacaroten = pro vitamin A): tiền tố vita. A trong Spirulina chủ yếu
dạng cis trong cầu trúc.
Dạng cis có tác dụng vitamin A gấp 10 lần so với dạng trans nhân tạo,hoặc chiết từ

một số thực vật như gấc …
Hàm lượng Carotenoid theo β-caroten trong Spirulina khoảng 500 ug – 1200ug/g
hay 800-2000IU/g.
Sắc tố phycocyanin: khoảng 10 – 23%.
Hàm lượng các sắc tố trong tảo chịu ảnh hưởng của các yếu tố:
 Giống tảo.
 Điều kiện nuôi cấy.
 Phương pháp thu hoạch.
 Phương pháp chế biến và bảo quản.
Sắc tố Betacaroten và các carotenoid giúp hoạt tính vitamin A hay tiền vitamin A.
Chúng chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch, hỗ trợ trị liệu ung thư, nhiễm trùng.
Ngoài ra betacaroten còn có tác dụng bảo vệ mắt.
Sắc tố Clorophyl khử mùi hôi ở vết thương ở đường tiêu hóa, khử độc ở gan(sắc tố
phycocyanin của tảo cũng giúp bảo vệ gan và thận)
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 9
Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Môn: Thủy Sinh Thực Vật
Sắc tố Zeaxanthin bảo vệ mắt ở người cao tuổi. Mà nguyên nhân chính gây mù ở
người cao tuổi là do sự thoái hóa hoàn thể (macula degeneration – AMD)
+ Các vitamin:
Ngoài provitamin A, tảo còn chứa 10 vitamin khác như:
 Vitamin B
12
: vết chiếm 0,24 ug/g tảo khô.
 Vitamin E : 15 – 40UG/G, tan trong dầu có tác dụng chống oxy hóa.
 Các vitamin khác như : B
1
(Thiamin), B=2 (Riboflavin), B
3
(Niacine), B
5

(Dexpanthenol), B
6
(Pyridoxine), B
9
(Acid folic), H (Biotin) và
innositol xuất hiện với lượng rất nhỏ.
Các khoáng vi lượng (Fe
2+
, Mg
2+
, K
+
, Se
4+
, Ge
2+
) tham gia tạo hồng cầu và cấu tạo
nên hệ enzyme của người và động vật. Selen là chất antioxydant và chống lão hóa.
Germani có vai trò quan trọng trong lưu thông khí quyết, tăng cường vận chuyển
oxy từ máu vào mô, tác dụng tốt cho hệ tim mạch.
Tảo spirulina có mùi tanh như của cá. Vậy xác định chất gây tanh, cách xử lý mùi
tanh có ý nghĩa quan trọng đối với ngành chế biến tảo( trong ngành thực phẩm đối
với tảo spirulina).
Theo nghiên cứu thành phần hóa học của spirulina của nhóm Lê Văn Lăng, Bùi
Thanh Trúc và CS -1994 đã chỉ ra rằng những chất đó là chất bay hơi, thân dầu. Kí
hiệu CS: Các báo cáo Nghiên cứu chất lượng và chiết xuất hoạt chất từ tảo Spirulina
1993 – 1994. Trường Đại Học Y Dược TP.HCM, Khoa Dược.
Đặc tính của các chất này là:
 Hòa tan trong ete etylic => bản chất lipid hay hữu cơ thân dầu.
 Phản ứng với các base như natrihidroxit => chứa nhóm chứa acid.

 Phản ứng với iod I
2
trong acid băng => chứa nối hóa học chưa no.
Có 2 phương pháp để khử mùi tanh của spirulina:
 Phương pháp chưng cất (nếu không ảnh hưởng đến chất lượng tảo).
 Thêm những chất thơm che mùi tanh của tảo như: hoa nhài, hoa cam,
vani.
Spirulina cũng mang nhiều đặc điểm khác biệt so với các nguồn thức ăn truyền
thống khác bởi vì:
- Nó có chứa tất cả các loại protein, vitamin, acid béo không bão hòa và muối
khoáng thiết yếu cho nhu cầu dinh dưỡng.
- Nó được sử dụng như loại thực phẩm ăn liền cho người tị nạn.
- Liều lượng cần thiết là một thìa cà phê trong ngày. Thiếu dinh dưỡng thường liên
quan tới sự thiếu calo thông qua việc hấp thụ thực phẩm năng lượng như ngũ cốc,
chất béo và dầu.
-Spirulina có kích thước hiển vi và sinh trưởng trong điều kiện nước hòa tan muối
vô cơ với độ kiềm cao, ở đó vi khuẩn gây bệnh cho người khó phát triển.
- Sợi Spirulina có dạng lò xo không chứa cellulose trong thành tế bào nên rất dễ
dàng cho tiêu hóa.
- Spirulina cũng có tác dụng hiệu qủa chống lại bệnh anemia vì nó có chứa một hàm
lượng sắt lớn. Ngoài ra, chúng còn giết chết nấm gây bệnh Candida albicans, tăng
cường hệ thống miễn dịch,…
Lớp: DH06NT. Nhóm 10. 10