Đang tải... (xem toàn văn)
1.1. Lịch sử phát triển: Cụm từ “protein đơn bào” được dùng để chỉ nguồn protein mới tìm ra từ những cơ thể đơn bào từ vi sinh vật. Thuật ngữ protein đơn bào có từ những năm 50 của thế kỷ 20 nhưng thực tế loài người đã biết sử dụng loại protein này và các chất có trong tế bào vi sinh vật từ rất lâu: làm bánh mì, sữa chua, phomat, bia bằng hoạt động sống của vi sinh vật dù không hiểu vi sinh vật là gì. Mãi đến thế kỷ 17, người ta mới biết đến vi sinh vật là một sinh vật thứ ba sau động vật và thực vật. Trước thế kỷ 20, việc sử dụng vi sinh vật trong các quá trình chế biến thực phẩm hoàn toàn mang tính truyền thống và ở điều kiện tự nhiên. Đầu những năm 1960, vi khuẩn lam Spirulina lần đầu tiên được phát hiện tại ho Tchad, Châu Phi và nhanh chóng được các nhà khoa học Pháp đưa vào nuôi đại trà tại Texcoco, Mehico. Hiện nay Spirulina được nuôi đại trà ở nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam. 1,31.2. Vai trò của protein đối với con người: Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống, tăng cường sinh trưởng và phát triển. Thức ăn, ngoài nước còn gồm những nhóm chất: protein, chất béo, gluxit,vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phần quý hiếm nhất là protein. Protein là nguồn nitơ duy nhất cho người và động vật. Trong quá trình tiêu hoá của gười và động vật, protein phân giải thành khoảng 20 axit amin thành phần, trong đó có 8 axit amin không thay thế(hoặc 9 đối với trẻ em, 10 đối với lợn và 11 đối với gia cầm cần phải có sẵn trong thức ăn. Nếu không nhận được các axit amin này cơ thể sẽ bị bệnh hoặc chết. Thiếu protein sẽ dẫn đến nhiều bệnh tật hết sức hiểm nghèo. Sản xuất SCP là nguồn protein có chất lượng cao thay thế các loại bột dinh dưỡng làm từ các hạt chứa dầu như đậu tương hoặc bột cá dành cho động vật sẽ giải quyết được 2 vấn đề: Tăng nguồn protein đậu tương, cá, và cả ngũ cốc cho dinh dưõng người Các nước Châu Âu, Nga, Nhật và một số vùng khác không trồng được đậu tương, do đó SCP sẽ giúp cho nước đó không phụ thuộc vào việc nhập khẩu protein 12. Vi sinh 2.1 Đặc điểm của vi sinh vật trong sản xuất protein đơn bào.Vi sinh vật là nguồn cung cấp thứ ăn trong tương lai vì:Khả năng sinh sản và phát triển nhanhHàm lượng protein cao (20 80%), thành phần cân đối và đầy đủDễ điều khiển chất lượng bằng cách thay đổi điều kiện nuôi cấy hoặc tác động vào hệ gene.Chủ động trong sản xuất , ít chiếm diện tích.Các vi sinh vật trong sản xuất protein đơn bào 8:Nấm mốc Aspergilus fumigatus Aspergilus niger Rhizopus cyclopiumNấm men Saccharomyces cerevisae Candida tropical Candida utilisTảo Spirunila sps Nấm mốc Nấm menChlorella pyrenoidosa Chondrus crispus Vi khuẩn Pseudomonas fluroescens Lactobacilus Bacilus megateriumTảo Vi khuẩn Hình 1: Các loài vi sinh vật Bảng 1: Hàm lượng protein trong một số loài vi sinh vật 8,9Các loại tảo được sử dụng phổ biến trong sản xuất protein đơn bào:Chlorera Spirunila Scenedesmus Vì chúng có những ưu điểm sau:1)Giá trị dinh dưỡng cao và có khả năng ứng dụng rộng rãi.2)Cho đến nay chưa tìm thấy loại độc tố nguy hiểm nào trên các loại tảo trên.3)Có diệp lục nên có khả năng tự dưỡng. 4)Kích thước tế bào lớn, thuận lợi thu nhận cũng như số lượng sinh khối. 5)Không bị vius tấn công, môi trường nuôi cấy đơn giản. 6)Có khả năng làm sạch nguồn nước bẩn, giữ vệ sinh môi trường. 7)Tham gia quá trình cố định ni tơ trong không khí.
1. GIỚI THIỆU 1.1. Lịch sử phát triển: Cụm từ “protein đơn bào” được dùng để chỉ nguồn protein mới tìm ra từ những cơ thể đơn bào từ vi sinh vật. Thuật ngữ protein đơn bào có từ những năm 50 của thế kỷ 20 nhưng thực tế loài người đã biết sử dụng loại protein này và các chất có trong tế bào vi sinh vật từ rất lâu: làm bánh mì, sữa chua, phomat, bia bằng hoạt động sống của vi sinh vật dù không hiểu vi sinh vật là gì. Mãi đến thế kỷ 17, người ta mới biết đến vi sinh vật là một sinh vật thứ ba sau động vật và thực vật. Trước thế kỷ 20, việc sử dụng vi sinh vật trong các quá trình chế biến thực phẩm hoàn toàn mang tính truyền thống và ở điều kiện tự nhiên. Đầu những năm 1960, vi khuẩn lam Spirulina lần đầu tiên được phát hiện tại ho Tchad, Châu Phi và nhanh chóng được các nhà khoa học Pháp đưa vào nuôi đại trà tại Texcoco, Mehico. Hiện nay được nuôi đại trà ở nhiều nơi trên thế giới trong đó có Việt Nam. [1,3] 1.2. Vai trò của protein đối với con người: Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống, tăng cường sinh trưởng và phát triển. Thức ăn, ngoài nước còn gồm những nhóm chất: protein, chất béo, gluxit,vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phần quý hiếm nhất là protein. Protein là nguồn nitơ duy nhất cho người và động vật. Trong quá trình tiêu hoá của gười và động vật, protein phân giải thành khoảng 20 axit amin thành phần, trong đó có 8 axit amin không thay thế(hoặc 9 đối với trẻ em, 10 đối với lợn và 11 đối với gia cầm cần phải có sẵn trong thức ăn. Nếu không nhận được các axit amin này cơ thể sẽ bị bệnh hoặc chết. Thiếu protein sẽ dẫn đến nhiều bệnh tật hết sức hiểm nghèo. Sản xuất SCP là nguồn protein có chất lượng cao thay thế các loại bột dinh dưỡng làm từ các hạt chứa dầu như đậu tương hoặc bột cá dành cho động vật sẽ giải quyết được 2 vấn đề: - Tăng nguồn protein đậu tương, cá, và cả ngũ cốc cho dinh dưõng người - Các nước Châu Âu, Nga, Nhật và một số vùng khác không trồng được đậu tương, do đó SCP sẽ giúp cho nước đó không phụ thuộc vào việc nhập khẩu protein [1] 2. Vi sinh 2.1 Đặc điểm của vi sinh vật trong sản xuất protein đơn bào. Vi sinh vật là nguồn cung cấp thứ ăn trong tương lai vì: Khả năng sinh sản và phát triển nhanh Hàm lượng protein cao (20 -80%), thành phần cân đối và đầy đủ Dễ điều khiển chất lượng bằng cách thay đổi điều kiện nuôi cấy hoặc tác động vào hệ gene. Chủ động trong sản xuất , ít chiếm diện tích. Nấm mốc !" #$%" Nấm men "% && && Tảo Nấm mốc Nấm men %& & Vi khuẩn '&"! ( )"" Tảo Vi khuẩn Hình 1: Các loài vi sinh vật Bảng 1: Hàm lượng protein trong một số loài vi sinh vật [8,9] Các loại tảo được sử dụng phổ biến trong sản xuất protein đơn bào: &" Vì chúng có những ưu điểm sau: 1) Giá trị dinh dưỡng cao và có khả năng ứng dụng rộng rãi. 2) Cho đến nay chưa tìm thấy loại độc tố nguy hiểm nào trên các loại tảo trên. 3) Có diệp lục nên có khả năng tự dưỡng. 4) Kích thước tế bào lớn, thuận lợi thu nhận cũng như số lượng sinh khối. 5) Không bị vius tấn công, môi trường nuôi cấy đơn giản. 6) Có khả năng làm sạch nguồn nước bẩn, giữ vệ sinh môi trường. 7) Tham gia quá trình cố định ni tơ trong không khí. 2.2 Giới thiệu về tảo Spirulina [4] Spirulina có mặt trên trái đất cách đây khoảng 3 tỉ năm. Loài này do tiến sĩ Clement người Pháp tình cờ phát hiện vào những năm 1960 khi đến hồ Tchad ở Trung Phi. Tên do gốc từ Latin và Anh ngữ "Spiral", có nghĩa là "xoắn". Trong các hồ tảo sống tự nhiên hay nhân tạo, với mắt thường đó là một hồ nước xanh lục hay xanh lam tuyệt đẹp dưới ánh sáng mặt trời. Nó là một loại thần dược điều trị bệnh suy dinh dưỡng và một số bệnh khác. Nhiều nghiên cứu hiện nay cho biết sinh khối có thành phần calcium spirulan, là chất có tác dụng ức chế sự phát triển nhiều loại vius, kể cả HIV. Sinh khối này còn làm hạ lượng chứa cholestrrol trong máu. Thành phần phycocyanin có tác dụng oxy hoá nên làm ức chế độc tố gan hepatotoxin. có tác dụng nâng cao tính miễn dịch, nâng cao sức đề kháng cho cơ thể. *+,. Tảo 2.3 Các đặc điểm của tảo Spirulina 2.3.1 Phân loại Tảo Spirulina thuộc : Ngành %%(tảo lam) Lớp %% Bộ - Họ - Giống Loài: có trên 35 loài trong đó 2 loài quan trọng nhất là và "". 2.3.2 Phân bố và sinh thái [4] Spirulina thích hợp với môi trường kiềm (PH: 8,5-9,5) cho nên từ lâu đã phát triển tự nhiên trong các hồ ở thung lũng Rift (Đông Phi) hay ở Cộng hòa Chad. Chúng chịu được độ pH rất cao nên trong những môi trường đặc biệt như vậy hầu như không nhiễm tạp bởi các loài sinh vật khác. gười dân chỉ việc đặt vải trên cát, đổ nước hồ lên rồi phơi nắng là thu được sinh khối Spirulina. Trong tự nhiên, chúng sống trong các hồ, suối khoáng ấm áp. Ở các vùng nước cạn, xung quanh rìa hồ hay kênh bị ô nhiễm thường bị bao phủ bởi lớp dày tảo lam dạng sợi bám, trong đó có tảo Spirulina. Trên thế giới: Phân bố nhiều ở Bắc và Nam Châu Phi, Bắc và Nam Châu Mỹ, Nam và Trung Châu Á, …: hồ Tchad – Trung Phi, Mexico, Kanembu, thung lũng hoang mạc Imperial thuộc bang California, nông trại Hawwai (Hoa Kỳ), trang trại Twin Tauong (Myanmar), công ty tảo Siam (Thái Lan), trang trại Chenhai (Trung Quốc), Ở Việt Nam: Phân bố ở các thủy vực khác nhau như: sông, ao, hồ, ruộng lúa, vùng nước, … và được nuôi trồng ở: công ty cổ phần nước khoáng Vĩnh Hảo (Bình Thuận), và một số cơ sở ở Bình Chánh và TP. Hồ Chí Minh 2.4 Hình thái và cấu tạo của tảo Spirunila 2.4.1 Hình thái Có màu xanh lam. Chiều dài thay đổi có thể đạt hơn ¼ mm. Có khả năng di động nhanh mặc dù không có cơ quan di động. Không chịu ảnh hưởng của ánh sáng khi di động vì đa số tảo lam đều di động hướng ra ánh sáng. Chúng không hình thành tập đoàn. Sợi tảo không phân nhánh, phân chia thành các vách ngăn, không có bao và không có dị bào (heterocyst). 2.4.2 Cấu tạo Có cấu trúc nhu mô đơn giản, không có dạng tế bào roi. Có cấu tạo giống vi khuẩn: không có ty thể, không có nhân rõ ràng chứa deoxyribonucleic, không có bộ máy Golgi, không có lưới nội nguyên sinh chất. Có chứa sắc tố quang hợp phycocyanin màu xanh, chất diệp lục nằm trong nguyên sinh chất. Màng tế bào không chứa cellulose mà là monopolysaccharid khá mềm, dễ nghiền và dễ hấp thu. Trong giống tảo này không có ty thể nhưng có hạt Cyanophysin là nơi xảy ra quá trình hô hấp cho tế bào. Có ribosome phân bố trong nguyên sinh chất. không có lớp màng nhầy bao phủ tế bào như các loài khác cùng ngành tảo lam, mà chúng chỉ được bao phủ bởi lớp vỏ của nó. ./0123 Protein (50% - 62%) với đủ các loại acid amin cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể. Tỷ lệ acid amin trong sinh khối Spirulina được Chen Tiannfeng xác định như sau(mg/g): Asp-54,12; Glu-81; Ser-23,17; Arg-28,17; Thr-32,88; Gly-23,63; Ala- 30,49; Pro-17,12; Val-20,81; Met- 9,56; SeMet-0,26; lle-20,50; Leu-32,70; Phe- 18,87; Cys+CysH-11,26; Lys-19,82; His-5,90; Tyr-13,21. Carbohydrates (15% - 25%) Các acid béo (18%) (acid linoleic, acid linolenic) Các vitamin (B1, B2, B6, B12, PP, E), carotene (b-carotene), chlorophil, các chất màu, folic acid, inosit acid. Các acid amin: Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine, Tryptophane, Valine. Các nguyên tố vi lượng như K, Mg, Fe, Mn, Zn, Ca, P, Selen 2.5 Điều kiện sinh trưởng và phát triển của tảo Spirunila[5] Tảo Spirulina là thực vật duy nhất có khả năng sinh sôi và phát triển trong những ao hồ có nhiều hoá chất độc hại. Spirulina trải qua các giai đoạn: thích nghi, logarit, đường thẳng, giảm, ổn định, lão suy. Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng của tảo là 35 o C (32 – 40 o C). Ánh sáng: - Là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tảo Spirulina. - Nếu chiếu sáng liên tục ngày đêm (24/24) thì năng suất của tảo cao nhất. =>Spirulina không có chu kì quang. pH: - Loại tảo này chịu được pH cao từ 8,5 – 11. - Cường độ quang hợp đạt mức tối đa ở pH từ 8,5 – 9,0. -Vẫn tăng cao ở pH = 10, pH làm tăng cường độ quang hợp giảm nhanh và bằng 0 ở pH = 1,5. Các chất dinh dưỡng - Carbon: có hàm lượng dưới 50% TLK (trọng lượng khô), trong nước dạng: CO2, H 2 CO 3 , HCO3-, CO32-, NaHCO3 cần thiết cho sự sinh trưởng của tảo. - Nitơ: Có hàm lượng 10% TLK. Trong nước ở dạng: NO3-, NO2-, NH4+, urê,… Nếu thiếu đạm thì tảo sẽ bị úa vàng, giảm bớt vòng xoắn, đường kính vòng xoắn tăng, giảm lượng protein tảo. - Phospho: Phospho mà Spirulina thu nhận là phospho vô cơ, chúng tồn tại ở 2 dạng H2PO4-, HPO42- là chính. Khi tảo thiếu phospho sẽ bị vàng, vòng xoắn giãn. - K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl- và Fe: Đây là các nguyên tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và hình thái tảo. Khi thiếu Cl- thì độ xoắn bị chặn lại và cấu trúc tảo bị phá hủy. Thiếu các nguyên tố khác thì giống như thiếu phospho, nitơ: tảo bị vàng, vòng xoắn giản. Nếu Fe thiếu sẽ ảnh hưởng chất lượng tảo. - Các nguyên tố vi lượng khác: Zn, Cu, Bo,… hoặc hỗn hợp các nguyên tố vi lượng như A5, B6 không ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo. 2.6 412325 Hình 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 (hình thức tảo đoạn) 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 *+6. Vòng đời của tảo spirulina 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 3. nghiên cứu nâng cao năng suất sinh khối tảo Spirulina platensis[10] 7894:;<=+%%>?@A >4B7(CD;E&&<FG.? 4%HI"89"9B 3.1. Vi sinh vật và môi trường nuôi cấy chung Chúng tôi sử dụng chủng S. platensis LEB-52 (Costa và cộng sự., 2001), phát triển và duy trì trên các tiêu chuẩn tổng hợp trung bình của Zarrouk (1966) có chứa (g / l): NaHCO3 16.8; NaNO3 2.5; K2HPO4 0.5; K2SO4 1.0; NaCl 1.0; MgSO4Æ 7H2O 0.2; CaCl2 0.04; FeSO4Æ 7H2O 0.01; EDTA 0.08 và vi chất dinh dưỡng.Phương pháp này cũng được sử dụng để chuẩn bị sinh khối cho tiêm chủng ban đầu mỗi đợt thử nghiệm. 3.2. Điều kiện canh tác và các quyết định phân tích Thử nghiệm nuôi cấy dinh dưỡng-hàng loạt đã được thực hiện trong Bình nón 2 l có chứa 1,6 l trung bình và một nồng độ sinh khối ban đầu là 0,1 g / l Các chất nuoi cấy được duy trì ở 30o C (Sarada và cộng sự, 1999; Zhang và cộng sự, 1999) trong một nhà kính và chiếu sáng với đèn huỳnh quang Philips TL 20 W (Philips, Brazil) ở độ rọi 1,9 · 10 lux 3 và trong vòng 12 h sáng / tối chiếu sáng (Tanticharoen et al., 1994).Trong thí nghiệm, S. platensis được trồng trong chưa bổ sung nước Mangueira Lagoon (MLW) cho đến khi nó đạt đến giai đoạn cố định vào khoảng 312 h, tại thời điểm đó chúng tôi bổ sung chất nuôi cấy bằng cách thêm một khối lượng quy định của hai giải pháp, một trong có chứa một nguồn nitơ (đạm, 0,9 g / l) và một nguồn carbon (sodium bicarbonate, 16,8 g / l). Khối lượng gia tăng là 0, 2 hoặc 4 ml dung dịch để cung cấp cho nồng độ khác nhau của tăng urê (không có, 1.8 hoặc 3.6 mg/1.6 l của môi trường nuôi cấy ban đầu khối lượng; tương ứng với không có, 1,125 và 2,25 mg / l) và sodium bicarbonate (không có, 33,6 hoặc 67,2 mg/1.6 l môi trường nuôi cấy khối lượng ban đầu; tương ứng với không, 21 và 42 mg / l). Lần bổ sung thứ hai của chất dinh dưỡng đã được thực hiện tại 468 h để duy trì mức độ dinh dưỡng. Mẫu được lấy vô trùng tại 24 h và khoảng thời gian nồng độ sinh khối được xác định bằng cách đo mật độ quang học (OD) của dịch treo tế bào ở 670 nm sử dụng một máy quang phổ Varian Cary 100, một đường cong hiệu chuẩn được sử dụng để liên quan mật độ quang học để thu sinh khối S.platensis (Costa và cộng sự., 2002). PH xác định potentiometrically mỗi ngày, với cacbonat và mức độ bicarbonate được xác định mỗi tuần một lần bằng chuẩn độ (AOAC, 1995). 3.3 Kết quả và thảo luận Ngoài ảnh hưởng của dinh dưỡng đối với sản xuất sinh khối, nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá việc sử dụng Nước Mangueira Lagoon (MLW ) như là một môi trường phát triển thay thế mà có thể làm giảm sản xuất chi phí của S. platensis , loại nghiên cứu này là đặc biệt có liên quan bởi vì chi phí sản xuất thấp hơn từ việc sử dụng một phương tiện chi phí thấp có thể là một yếu tố quan trọng trong phát triển một quá trình cạnh tranh . Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng mặc dù MLW có tất cả các chất dinh dưỡng nguyên tắc yêu cầu của S. platensis, thiếu dinh dưỡng không xảy ra và nếu không có thêm chất dinh dưỡng MLW có thể hỗ trợ sự tăng trưởng của S. platensis đến chỉ 300 h, sau đó nồng độ sinh khối S. platensis giảm (Hình 1) Ngoài ra với chất dinh dưỡng được yêu cầu sau thời gian này để ngăn chặn suy giảm tế bào. Theo Gregersen và Jorgensen (1999) là tốt nhất quy trình hoạt động cho một hệ thống cho ăn-hàng loạt là để bắt đầu với một lượng nhỏ sinh khối và chất nền và thêm Nhiều hơn chất nền khi hầu hết các chất nền ban đầu có được tiêu thụ bởi các vi sinh vật, loại hình này quy trình được sử dụng để duy trì một nồng độ cơ chất thấp trong suốt quá trình. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã thêm dung dịch dinh dưỡng sau 312 giờ và 468h, tăng hoặc giảm sinh khối thứ nguyên (C) sau khi bổ sung các chất dinh dưỡng đầu tiên được hiển thị trong hình. 2. Trong chạy 2 (không có bicarbonate thêm; 1,125 mg / l thêm urê) sinh khối thứ nguyên sản xuất là 2,67 lần sinh khối được tìm thấy trong không bổ sung MLW, các giá trị cao nhất cho bất kỳ chạy, nhưng trong chạy 3 (không có thêm bicarbonate; 2.250 mg urê) có sự sụt giảm trong thứ nguyên sinh khối bắt đầu tại 468 h trồng trọt (Hình 2). Cho cả hai chạy, việc bổ sung urê là lợi lên đến 468 h khi việc bổ sung chất dinh dưỡng thứ hai được thực hiện. Chạy với 21 mg / l thêm bicar-Bonate (chạy 4 - không có thêm urê, 5-1,125 mg / l urê và 6-2,250 mg / l urê) cho thấy chỉ tăng nhẹ sinh khối thứ nguyên, trong khi ở những người chạy với 42 mg / l thêm bicarbonate (chạy 7 - không có urê thêm, 8-1,125 mg / l urê và 9-2,250 mg / l urê) có sự sụt giảm trong thứ nguyên sinh khối độc lập với số lượng thêm urê (Hình 2). Vì tất cả các thí nghiệm đã được thực hiện với MLW với không bổ sung chất dinh dưỡng cho đến khi hạn chế chất dinh dưỡng bắt đầu trở nên quan trọng khi bắt đầu giai đoạn trễ (312 h), căng thẳng muối có thể đã chịu trách nhiệm về giảm sinh khối thứ nguyên thấy trong chạy với các cấp độ cao hơn các chất dinh dưỡng bổ sung. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng mặc dù số lượng các cacbonat và bicacbonat trong MLW có thể hỗ trợ sự tăng trưởng của S. platensis các .Ngoài urê để MLW là có lợi cho sự phát triển của S. platensis 4. Nhân giống[7] * Chọn giống: Tảo giống phải đạt độ thuần khiết cao, trong quá trình nuôi cần hạn chế sự phát triển của các loài tảo tạp. Giống nên được đặt mua tại các phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu, trường đại học… Tỷ lệ cấy giống thường theo tỷ lệ 1/10 theo thể tích, việc duy trì mật độ tảo cao nhằm lấn át sự phát triển của tảo tạp nhiễm và các vi sinh vật khác. Điều này đảm bảo cho chất lượng, sự tinh sạch của sản phẩm. Hơn nữa nó còn giúp rút ngắn thời gian thu hoạch và giảm chi phí sản xuất. * Giữ và nhân giống: Việc chủ động về tạo giống tảo là yêu cầu cần thiết cho sản xuất. Điều này giúp doanh nghiệp giảm chi phí mua giống và chủ động công việc của mình. Việc giữ giống cần có một phòng thí nghiệm nhỏ với các dụng cụ tối thiểu sau: Nồi hấp áp lực. Tủ cấy vi sinh vật. Kính hiển vi quang học. Dàn đèn ánh sáng. Các dụng cụ và hoá chất thông thường. Từ giống gốc ban đầu người ta cấy sang bình tam giác 200 ml, nuôi tảo ở điều kiện ánh sáng thích hợp, sau đó tiếp tục cấy sang môi trường có thể tích 1 lít. Qúa trình cứ tiếp tục cho đến cấp 100 lít với tỉ lệ nhân là 1/10. Thời gian nhân giống phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ gieo giống và thể tích môi trường sản xuất, thường chỉ nuôi trong 24 h đảm bảo cho tảo sinh trưởng và phân chia cho đủ lượng tế bào cần. * Môi trường nhân giống tảo Đối với tảo Spirulina người ta thường sử dụng môi trường Zarrouk có thành phần dinh dưỡng như sau: Thành phần Khối lượng (g/l) Thành phần Khối lượng (g/l) K2HPO4 0,5 CaCl2.2H2O 0,04 NaNO3 2,5 FeSO4.7H2O 0,01 K2SO4 1 EDTA 0,08 NaCl 1 NaHCO3 16,8 MgSO4.7H2O 0,2 Vi lượng A5 1ml Thành phần của vi lượng A5 bao gồm: Thành phần Khối lượng (g/l) H3PO3 2,86 MnCl2.4H2O 1,81 ZnSO4.4H2O 0,222 Na2MoO4 0,0177 CuSO4.5H2O 0,079 4.1 Các hệ thống nuôi tảo[2] Trên thế giới hiện có hai hệ thống nuôi tảo chính là nuôi theo hệ thống hở (Opened Ecosystem-O.E.S) và nuôi theo hệ thống kín (Closed Ecosystem-C.E.S). Công nghệ nuôi trồng theo hệ thống hở (O.E.S): thường được áp dụng ở các trang trại nuôi có qui mô lớn (công nghiệp) hoặc nuôi ở qui mô gia đình (thủ công). được nuôi trong môi trường dinh dưỡng đựng trong bình, chậu, bể, hệ thống ao nhiều kênh. Trong mô hình này tảo sử dụng trực tiếp ánh sáng từ mặt trời. Các trang trại qui mô lớn thường được lắp đặt hệ thống cánh quạt khuấy đảm bảo cho tảo hấp thụ tốt ánh sáng và tránh các sợi tảo bị chìm xuống đáy. Các mô hình nuôi có qui mô nhỏ thường khuấy bằng thủ công và diện tích nhỏ. Do đây là hệ thống nuôi hở nên kiểu nuôi này phụ thuộc rất lớn vào điều kiện thời tiết nên cần có giải pháp quản lý tốt. Công nghệ nuôi trồng tảo theo hệ thống kín (C.E.S): được nuôi trong các bể được đặt trong các nhà kính (green-house). Đây là mô hình nuôi cần đầu tư lớn và có khả năng kiểm soát được các yếu tố lý hoá học. Tảo sử dụng ánh sáng nhân tạo hay tự nhiên từ mặt trời. So sánh hệ thống nuôi tảo Spirulina hở và kín: Hệ thông nuôi tảo hở Hệ thông nuôi tảo kín - Chi phí đâu tư thấp hơn hệ thông kín nên phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới - Diện tích nuôi trồng lớn, chỉ nuôi được tảo trong không gian 2 chiều. - Nuôi trong bể dinh dưỡng không phải bể lên men vi sinh khối (bioreactor). - Tảo quang hợp chỉ dựa vào nguồn ánh sáng mặt trời. - Hệ thống chịu nhiều tác động bởi thời tiết khí hậu, do đó việc quản lý các yếu tố vật lý, hóa học thụ động. - Ít trang thiết bị hiện đại hơn, thông số không được ấn định tự động. - Chi phí đâu tư cao nên ít phổ biến. - Diện tích nuôi trồng nhỏ, có thể nuôi được tảo trong không gian 3 chiều. - Nuôi trong bể lên men vi sinh khối, vận động bằng máy khuấy trộn theo 3 chiều. - Tảo quang hợp dựa vào nguồn ánh sáng nhân tạo và tự nhiên. - Hệ thống không chịu tác động bởi thời tiết. Việc quản lý các yếu tố vật lý chủ động. - Nhiều trang thiết bị hiện đại giúpquản lý chủ động tât cả các yêu tô vật lý(ánh sáng, nhiệt độ hóa học (hóa chất dùng nuôi trồng tảo), sinh học (kiểm soát diệt [...]... trong lò Tuỳ theo mức độ đầu tư và qui mô sản xuất mà có nhiều phương pháp chế biến khác nhau Tuy nhiên, cần phải chế biến sau cho có thể giữ lại hàm lượng dinh dưỡng trong tảo cao nhất và có thể bảo quản trong thời gian dài [Nuôi trồng tảo spirulina, Vũ Thành Lâm, trung tâm công nghệ sinh học đại học quốc gia Hà Nội] 5 Kết luận: Quy tình sản xuất protein đơn bào từ tảo spirulina là một quy trình mở,... hở mặc dù nó phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên hơn nhưng nó lại có ưu điểm là dây chuyền công nghệ đơn giản dể thực hiện, phù hợp ở mô hình bán công nghiệp và vốn đầu tư ít, thiết bị máy móc đơn giản phổ biến phù hợp với tình hình nước ta hiện nay 4.2 Quy trình nuôi tảo Spirulina thu sinh khối: sơ đồ qui trình công nghệ Thu hoạch sinh khối: Khi sinh khối đạt > 750 mg/L thì thu hoạch, và nên để sinh khối... được sản lương cao nhất thì quy trình nuôi cấy cần phải đảm bảo tốt các điều kiện về tiêu chuẩn Phát triển mô hình nuôi cấy tảo spirulina ở quy mô thủ công nghiệp và bán công nghiệp ở Việt Nam cũng là một cách giúp cải thiện đời sống người dân,góp phần xóa đói giảm nghèo Thông qua bài báo cáo, chúng ta hiểu thêm về kĩ thuật nuôi trồng tảo Spirulina Từ đó ta có thể vận dụng kiến thức đó vào sản xuất. .. tảo đang được trồng đại trà, Nhà nước nên trợ ngành công nghệ sinh học nhằm tìm ra những giống tảo lai phầm chất tốt năng suất cao, những môi trường nuôi cấy hiệu quả cao, đầu tư nghiên cứu, triển khai những mô hình nuôi đạt hiệu quả thích hợp cả nhà sản xuất lớn và người nông dân Chúng ta cần phát triển toàn diện cả về nuôi trồng lẫn chế biến chiết xuất tảo nhằm khai thác có hiệu quả nguồn nguyên liệu... lớn và người nông dân Chúng ta cần phát triển toàn diện cả về nuôi trồng lẫn chế biến chiết xuất tảo nhằm khai thác có hiệu quả nguồn nguyên liệu quý này Tài liệu tham khảo 1 Bài giảng môn học công nghệ sản xuất acid amin hữu cơ, biên soạn TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 2.http://aquanetviet.org/post/127781/c-c-v-n-v-nu-i-v-ch-bi-n-t-o-spirulina 3 http://d.violet.vn/uploads/resources/562/2216965/preview.swf]... đỡ mệt nhọc ■ Có nhiều giờ để phơi khô sản phẩm ■ Lượng protein của Spirulina thu được vào buổi sáng cao hơn những thời điểm khác trong ngày.Nên thu hoạch vào những ngày nhiều nắng để đảm bảo tảo được phơi khô • Phương pháp thu hoạch: Spirulina là một trong những đối tượng dễ dàng thu hoạch bằng các lưới lọc với đường kính lỗ thích hơp Có thể nói lưới lọc là công cụ thu hoạch tảo vừa tiện lợi vừa dễ... khối thu được là một điều hết sức đơn giản cho các công đoạn chế biến tảo sau này Trên thê giới, người ta thu hoạch tảo theo nhiều phương pháp khác nhau ♦ Phương pháp ly tâm với việc sử dụng chất lắng đọng Theo Glueke và Oswald (1965) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phèn, cacbonmetylxenluloz bentonid và vôi đến hiệu quả thu hồi tảo bằng phương pháp ly tâm, họ đã rút ra kết luận là khi cho các chất phụ gia... tảo được lọc tinh trên máy lọc trống quay hoặc ly tâm Theo phương pháp này không phải tiêu tốn hoá chất, sản phấm tảo thu được đảm bảo vệ sinh, sạch sẽ, thiết bị thu hoạch khá đơn giản • Bảo quản: Sau khi thu hoạch nước vẫn chiếm 70-80% giảm lượng nước trong tảo, người ta thường dùng phương pháp đơn giản là trộn bánh tảo với một lượng ngũ cốc khô chưa chế biến như lúa mì, ngô, lúa mạch Chẳng hạn, để... khô với bánh tảo theo tỉ lệ 10:1 Như vậy, hổn hợp sau khi trộn bao gồm 25 g bánh tảo cộng với 110 g bột Ở các trang trại sản xuất lớn, người ta thường sử dụng các máy làm khô tảo (máy sấy) Hệ thống máy thường được sử dụng là máy trộn đa bánh lái quay ngược hai trục được chế tạo bởi công ty Ingeniorfirmaet Halvor Forberg (Na-uy) Thiết bị này được chế tạo theo nhiều kích cỡ khác nhau, chúng được vận hành... đã sử dụng thành công phương pháp kết tụ và tuyển nổi để thu hoạch tảo Theo phương pháp này đầu tiên người ta cho phèn (là chất kết tụ) để kết tụ tảo lại sau đó sục không khí vào để các cụm kết tủa đó nổi lên và người ta vớt ra ngoài Tuy nhiên theo phương pháp này phải tiêu tốn khá nhiều hoá chất (liều lượng phèn tới 70 - 100 mmg/1 lít dung dịch), do hàm lượng phèn cao như vậy trong sản phẩm có thể . THIỆU 1.1. Lịch sử phát triển: Cụm từ protein đơn bào được dùng để chỉ nguồn protein mới tìm ra từ những cơ thể đơn bào từ vi sinh vật. Thuật ngữ protein đơn bào có từ những năm 50 của thế kỷ 20 nhưng. vào việc nhập khẩu protein [1] 2. Vi sinh 2.1 Đặc điểm của vi sinh vật trong sản xuất protein đơn bào. Vi sinh vật là nguồn cung cấp thứ ăn trong tương lai vì: Khả năng sinh sản và phát triển. 1: Các loài vi sinh vật Bảng 1: Hàm lượng protein trong một số loài vi sinh vật [8,9] Các loại tảo được sử dụng phổ biến trong sản xuất protein đơn bào: &" Vì