MỤC LỤC Ừng dụng có lợi vi tảo LỜI NÓI ĐẦU Vi sinh vật sinh vật có kích thước vô nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy Nhờ đặc điểm sinh học đặc biệt, chúng tồn nơi: đất, nước, không khí, vật dụng, thực phẩm… đem lại tác động mạnh mẽ đến người, sinh vật, môi trường xung quanh Hiện nay, người không ngừng nghiên cứu, khai thác đặc điểm có lợi vi sinh vật, ứng dụng chúng vào nhiều lĩnh vực góp phần phát triển kinh tế đất nước Tảo hay vi tảo loài quan trọng vi sinh vật Nó có mặt nhiều nơi, nơi có ánh sáng nước Tảo có đặc điểm vi sinh vật như: hấp thu nhanh, sinh trưởng tốt, phát triển mạnh phân bố rộng rãi Mặt khác, bề mặt Trái đất, thủy chiếm 71% diện tích, môi trường thuận lợi để vi tảo phát triển mạnh Dựa vào điều kiện thuận lợi trên, người khai thác nguồn lợi từ vi tảo, nuôi trồng ứng dụng thực tiễn, đem lại hiệu kinh tế cao Nhận thức vai trò quan trọng loại vi tảo, định làm tiểu luận tìm hiểu “Những ứng dụng có lợi vi tảo” Thông qua tiểu luận này, hiểu rõ có nhìn bao quát khái niệm, đặc điểm sinh học đặc trưng, ứng dụng loại vi tảo nhiều lĩnh vực khác Chẳng hạn, công nghệ thực phẩm, vi tảo đóng vai trò quan trọng Nó vừa nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho người, vừa nguồn nguyên liệu để sản xuất loại thực phẩm khác Trong nông nghiệp, vi tảo tham gia trình tuần hoàn chất, giúp cải tạo đất… Để tiếp cận kiến thức cách rõ ràng hơn, tìm hiểu vi tảo thông qua nội dung sau:  Giới thiệu chung vi tảo  Một số vi tảo quan trọng  Ứng dụng vi tảo Công nghệ Thực phẩm GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo I – GIỚI THIỆU CHUNG Khái niệm Vi tảo sinh vật có kích thước hiển vi, từ vài micromet đến vài trăm micromet; có chứa sắc tố có khả quang hợp Trong số khoảng 50000 loài tảo giới vi tảo chiếm đến khoảng 2/3 Vi tảo phân bố rộng rãi khắp nơi, từ đỉnh núi cao đến đáy biển sâu Phân loại Cho đến trước năm 2002, loài sinh vật phân loại thành giới: Vi khuẩn, Cổ khuẩn, Nguyên sinh, Nấm, Thực vật, Động vật; toàn Tảo xếp vào giới Nguyên sinh Năm 2002 , theo P.H Raven G.B Johnson có hệ thống phân loại chia lĩnh giới Sinh vật nhân thật (Eukarya hay Eukaryotic Kingdoms) thành giới, gồm có: - Giới Archezoa: gồm Nguyên sinh chưa có ty thể, bao gồm - Pelomyxa, Giardia Giới Protozoa (Động vật nguyên sinh): bao gồm 14 ngành Nguyên sinh có Hypermastigotes, Euglenoides, Slime molds (Nấm nhầy), Choanoflagellates, Dinoglagellates, Ciliates, Apicomplexans, Rhizopods, - Heliozoans, Foraminiferans, Radiolarians Giới Chromista: gồm 10 ngành Nguyên sinh, có Tảo nâu - (Phaeophyta) Tảo silic (Diatoms ) Giới Fungi (Nấm): Bao gồm nấm ngành Nguyên sinh sống hoại sinh ngành Chytridiomycota - Giới Plantae (Thực vật) : bao gồm Thực vật ngành Nguyên sinh (nhiều Tảo lục Volvox, Ulva, Spirogyra Tảo đỏ (Rhodophyta)) - Giới Animalia (Động vật) GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Như vậy, chứng tỏ việc gộp nhiều nhóm sinh vật khác xa vào giới Nguyên sinh chưa hợp lý Do đó, ta phân loại Vi tảo theo hệ thống chi ngành sau đây: - Ngành Tảo lục (Chlorophyta): Các chi Closterium, Coelastrum, Dyctyosphaerium, Scenedesmus, Pediastrum, Staurastrum, Dunaliella, - Chlamydomonas, Haematococcus, Tetraselmis, Chlorella, Ngành Tảo lông roi lệch (Heterokontophyta): Các chi Melosira, Asterionella, Cymatopleurra, Somphonema, Fragilaria, Stephanodiscus, Navicula, Malomonas, Dinobryon, Peridinium, Isochrysis, Chaetoceros, - Phaeodactylum, Skeletonema, Nitzschia Ngành Tảo mắt (Euglenophyta): Các chi Phacus, Trachelomonas, - Ceratium Ngành Tảo đỏ (Rhodophyta): Các chi Porphyridium, Rhodella Vi khuẩn lam (Cyanobacteria hay Cyanophyta): Các chi Spirulina, Athrospira, Anabaena… Đặc điểm sinh học 3.1 Hình thái Vi tảo tế bào riêng rẽ dính với thành tập đoàn, chuyển động không chuyển động, thể có roi chuyển động Roi có hai, đơn giản phân nhánh, đặc điểm cấu trúc roi số lượng roi tiêu chuẩn phân loại Cơ thể dạng tản, không phân hóa thành thân, lá, rễ, rãnh dẫn Tản dạng sợi, dạng gồm nhiều tế bào cấu trúc tạo nên 3.2 Cấu tạo Tế bào vi tảo có nhiều đặc điểm chung sinh vật nhân thật (Eukarya) Vách tế bào tảo cấu tạo polysaccharide Vách tế bào gồm sợi cellulose liên kết thành xương (skeleton) nhằm bảo vệ trì hình dạng GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo ổn định cho tế bào Nhân vi tảo nhân thật, trừ tảo lam nhân nguyên thủy Nhân có màng kép bao bọc, nhân chứa ADN Trong nguyên sinh chất có chứa lục lạp gồm thilakoit có chứa nhiều chất diệp lục (chlorophyll a) enzim tham gia trình quang hợp Ngoài ra, thilakoit chứa sắc tố khác nhau, đặc điểm để phân loại loại tảo Tế bào chất (cytoplasm) tảo có chứa riboxom 80S giọt lipid Một số tảo di động có nhóm hạt lipid màu vàng cam cấu tạo nên điểm mắt (stigma), giúp tế bào di chuyển phía có ánh sáng Chất dự trữ tế bào thuộc nhiều dạng khác 3.3 Sinh sản Vi tảo có kiểu sinh sản chính: - Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào đứt đoạn tảo Sinh sản vô tính: bào tử Sinh sản hữu tính: giao tử tạo thành hợp tử theo kiểu: đẳng giao, dị giao, noãn giao 3.4 Giá trị dinh dưỡng Một số loại vi tảo có thành phần dinh dưỡng cao, có tác dụng hữu ích sức khỏe người như: vi tảo xoắn Spirulina platensis, vi tảo Chlorella vulgaris, vi tảo Nannocholoropsis… Các loại vi tảo xem nguồn protein tốt Bởi thành phần vi tảo, hàm lượng protein chiếm lượng cao 3075% Ngoài ra, vi tảo cung cấp chất dinh dưỡng khác: loại Vitamin (A, B1, B6, B12, E); khoáng chất; chất xơ (5%); chất béo (15-30%); carbonhydrat (13-20%) số loại acid amin: acid aspartic, threomin, serin, acid glutamic, glycin, alanin cystein, valin, methionin, isoleucin, leucin, tyrosin, phenylalanine, histidin, lysine, arginin, prolin… GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Thành phần chung số loại vi tảo (% chất khô)[1] Ứng dụng Hằng năm, vi tảo tổng hợp số lượng lớn (khoảng 70-280 tỷ tấn) chất hữu đại dương Ở khu vực nước ngọt, loài tảo nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho thủy sản Đồng thời, chúng làm nhiệm vụ điều hòa môi trường nước cách tiêu thụ lượng muối khoáng dư thừa, bảo vệ môi trường nuôi trồng thủy sản Nhiều loại vi tảo có nguồn gốc từ tự nhiên, có thành phần dinh dưỡng cao hoàn toàn tác dụng phụ nên sử dụng làm thức ăn cho người động vật Một số loài tảo sống vùng đất hoang có ý nghĩa quan trọng trình hình thành cải tạo đất, tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất Khai thác đặc tính sinh học vi tảo để làm nguyên liệu cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp khác… GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo II – MỘT SỐ VI TẢO QUAN TRỌNG Chlorella 1.1 Vị trí phân loại Vị trí Chlorella hệ thống phân loại: Ngành: Chlorophyta Lớp: Chlorophyceae Bộ: Chlorococcales Họ: Ocystaceae Chi: Chlorella Chlorella thuộc chi tảo lục đơn bào, có hình cầu, tiên mao, đường kính nằm khoảng 2-10 μm Màu xanh đậm Chlorella hàm lượng chất diệp lục cao (chứa sắc tố quang hợp chlorophyll – a b), cao tất loài thực vật biết đến Nguồn dinh dưỡng Chlorella tổng hợp thông qua trình quang hợp khí CO 2, nước, ánh sáng mặt trời chất khoáng Có 10 loại Chlorella khác mặt di truyền Tiêu biểu Chlorella pyrenoidosa Chlorella vulgaris Mặc dù tương đối tương đồng di truyền Chlorella pyrenoidosa có điểm đặc biệt làm cho trở thành thực phẩm hay thực phẩm chức 1.2 Giá trị dinh dưỡng Chlorella mang nguồn dinh dưỡng phong phú Chúng chứa tất chất dinh dưỡng cần thiết cho chế độ ăn uống lành mạnh Các nhà điều tra tìm Chlorella sấy khô có chứa 7-88% protein, 6-38% carbonhydrat, 7-75% chất béo - Những nguyên liệu bản: protein, axit béo (axit α-linolenic, olenic, ω-3, ω-6), axit nucleic, chất xơ, amino acid GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo - Các loại Vitamin: A, C, B1, B2, B5, B6, B7, B8, B9, B12, E, K, acid para- - amino benzoic Các khoáng chất: Sắt, Canxi, Magie, Phospho, Kẽm Các khoáng chất vi lượng: Mangan, Đồng, Iot, Selen, Submi Nhân tố tăng trưởng Chlorella (CGF – Chlorella Growth Factor) 1.3 Các tác dụng có ích Chlorella có chứa tất chất dinh dưỡng cần thiết cho chế độ ăn uống lành mạnh Trong số đáng ý công dụng thành phần sau: 1.3.1 Diệp lục tố - Hoạt động chống lại số lượng lớn vi khuẩn gây bệnh Ngăn chặn phát triển sỏi thận Làm dịu đau Ảnh hưởng đến tế bào hồng cầu (có thể cấu trúc phân tử - chất diệp lục tương tự với hemoglobin) Cân huyết áp nhịp thở Như loại thuốc bổ tim, giúp tăng cường tim Tăng sức đề kháng Tăng tốc độ chữa lành vết thương Bảo vệ chống lại tia có hại (chống gây đột biến) Ngăn ngừa ung thư Loại bỏ độc tố Giảm nhẹ mùi (hơi thở, mùi thể, mồ hôi, nước tiểu, phân) 1.3.2 C.G.F (Chlorella Grow Factor) C.G.F mang thông tin di truyền Chlorella, tạo từ vitamin, nucleoit (ADN,ARN), acid amin C.G.F nằm nhân Chlorella - Tăng cường hệ thống miễn dịch: tham gia vào trình làm tăng bạch huyết bào, tăng sức đề kháng tự nhiên, đặc biệt độ tuổi trung niên trở lên Hơn C.G.F có tác dụng điều tiết bệnh tiểu - đường Tăng khả chịu đựng dẻo dai Hiệu probiotic cân hệ vi khuẩn ruột: số lượng vi khuẩn Lactobaccilius tăng lên có mặt C.G.F, Chlorella đóng vai trò probiotic hệ vi khuẩn đường ruột GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo 1.3.3 Sporopolleine Nhờ có lớp màng thớ (Sporopolleine), lượng chlorophylle cao, Chlorella hấp thu kim loại nặng, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng hóa chất bảo vệ thực vật hay polychlorinated biphenyls (PCBs) nhóm hóa chất cho gây bất thường gen cá, dùng hàng trăm ứng dụng công nghiệp thương mại, chẳng hạn sản xuất chất cách điện, chất làm dẻo nhựa, sơn cao su, chất nhuộm màu nhờ giúp thể đào thải độc tố ngoài, thúc đẩy trình tiết 1.3.4 Vitamin khoáng chất - Tăng cường sức sống: phải đặc biệt kể đến vai trò vitamin B6, B12 phospho có tác dụng củng cố hệ thần kinh cải thiện giấc - ngủ Hàm lượng sắt cao giúp tăng cường chức tạo máu Do có nhiều sợi Cellulose (chất xơ) nên giúp tiêu hoá tốt trì khoẻ mạnh đường ruột 1.4 Công nghệ nuôi trồng Quy trình nuôi trồng Chlorella gồm giai đoạn: (1) Giống bảo quản môi trường dinh dưỡng (môi trường tổng hợp), điều kiện môi trường tối ưu (2) Các tế bào Chlorella quang hợp phân chia, số lượng tế bào tăng lên đến mức định chúng đặt trời bể nuôi trồng giàu chất dinh dưỡng từ đến 10 ngày Chlorella tiếp tục sinh sản ánh sáng mặt trời, số lượng tế bào tiếp tục tăng chuyển đến hồ lớn (3) Sau đạt nồng độ yêu cầu, Chlorella thu hoạch: lọc ly tâm để loại bỏ nước tạp chất, cô đặc, nghiền để phá vỡ cấu trúc thành tế bào giúp cho trình tiêu hóa người dễ dàng; sử dụng nước nhiệt độ cao để tiệt trùng vô hoạt enzym Chlorophyllase (enzym Chlorophyllase sản sinh pheophorbide gây nên chứng photohypersensitivity); sấy khô GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo (4) Sử dụng quy trình công nghệ để sản xuất thành sản phẩm Chlorella khác viên nén, chiết xuất, thực phẩm Quy trình sản xuất đảm bảo vệ sinh, hoàn toàn tự nhiên, tiến hành theo quy tắc nghiêm ngặt, cấm việc sử dụng thuốc trừ sâu phân bón hóa học Sự biến đổi Chlorella thành viên thực mà chất phụ gia thực chuyên gia [2] Spirulina platensis 2.1 Vị trí phân loại Vị trí Spirulina platensis hệ thống phân loại: Ngành: Cyanobacteria Lớp: Chroobacteria Bộ: Oscilatoriales Họ: Phormidiaceae Chi: Arthrospira Loài: Arthrospira platensis Tảo Spirulina platensis loài vi tảo có dạng xoắn hình lò xo, màu xanh lam với kích thước khoảng 0,25mm Chúng thuộc giới sinh vật nhân nguyên thủy (Prokaryotes) Những nghiên cứu cho biết chúng thuộc chi Spirulina mà lại thuộc chi Arthrospira Tên khoa học loài Arthrospira platensis Tảo Spirulina sống môi trường nước giàu bicarbonat (HCO 3-) độ kiềm cao (pH từ 8,5-11).Nó sinh trưởng tự nhiên vùng nhiệt đới hồ nước mặn châu Phi, Trung Nam Mỹ từ 3,5 tỷ năm trước Quan sát 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 quan quang hợp hệ phiến thylakoid, riboxom sợi ADN nhỏ 10 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Họ: Eustigmataceae Chi:Nannochloropsis Nannochloropsis chi lớp Heterokonta sinh vật nhân thật Chúng sống môi trường mặn, lợ Các loài chi Nannochloropsis phân biệt ánh sáng hay kính hiển vi điện tử đặc điểm hình thái chúng không khác Các đặc tính chủ yếu thể qua gen rbcL 18S rDNA Nannochloropsis gồm số loài sau: - N gaditana N granulata N limnetica N OCEANICA N oculata N salina 4.2 Giá trị dinh dưỡng Vi tảo Nannochloropsis gaditana có chứa chlorophylle, carotenoid: canthaxanthin, astaxanthin, feaxanthin, violaxamthin, betacarotene, phospholipid… Sinh khối khô có 30 – 50% protein, 15 – 30% chất béo, 2,4% EPA Vi tảo Nannochloropsis oculata có chứa 41,6% protein, 19,4% lipid, 13,1% carbohydrate, 5% EPA 1% carotenoid Ngoài có vitamin E, phytosterol, polysaccharide, acid amin acid aspartic, threomin, serin, acid glutamic, glycin, alanin cystein, valin, methionin, isoleucin, leucin, tyrosin, phenylalanine, histidin, lysine, arginin, prolin 4.3 Các tác dụng có ích Hai loại vi tảo Nannochloropsis gaditana Nannocholoropsis oculata chứa nhiều DHA EPA Đây acid béo không no thuộc nhóm acid �-3, có nhiều tác dụng với thể như: Điều chỉnh đường máu, phục hồi sức khỏe sau bệnh tật, tăng cường khả miễn dịch, chống vi khuẩn, nấm, siêu vi 16 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo khuẩn, chống oxy hoá chống viêm; tăng cường tuần hoàn chức tim, chống dị ứng, giảm acid béo chưa no �-3, tăng cường chức phận hoạt động não tăng trí nhớ, tăng cường sinh lực, giải độc, phòng hỗ trợ điều trị ung thư… Haemotococcus pluvialis 5.1 Vị trí phân loại Vị trí Haemotococcus pluvialis hệ thống phân loại: Ngành: Chlorophyta Lớp: Chlorophyceae Bộ: Chlamydomonadales Họ: Haematococcaceae Chi: Haematococcus Haemotococcus pluvialis loại vi tảo lục, nước ngọt, đơn bào, sinh sản vô tính cách nhân đôi, có khả di chuyển giai đoạn sinh dưỡng Hình thái tế bào H pluvialis có hai dạng, biến đổi khác chu trình sống chúng Hai dạng tế bào sinh dưỡng nang bào tử Trong điều kiện thuận lợi, phần lớn tế bào dạng sinh dưỡng, điều kiện bất lợi (cạn kiệt dinh dưỡng, cường độ ánh sáng cao, nhiệt độ, stress muối…) tế bào cảm ứng hình thành nang bào tử 5.2 Giá trị dinh dưỡng Ở dạng tế bào sinh dưỡng, tế bào có hàm lượng chlorophyll a,b tiền carotenoid lutein cao Còn dạng nang bào tử, tế bào nang có hàm lượng carotenoid thứ cấp cao, tế bào tích trữ lượng lớn astaxanthin, tối đa lên đến 5% TLK 5.2.1 Astaxanthin 17 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Astaxanthin oxycarotenoit, có công thức phân tử C 40H52O4 Được tìm thấy nhiều loại hải sản cá hồi, cá vền, tôm, cua, trứng cá, tìm thấy số loài chim Chúng giúp tạo màu sắc khác tự nhiên có vai trò sinh học thiết yếu động vật Động vật có vú khả tổng hợp astaxanthin mà phải cung cấp từ phần ăn Astaxanthin loại sắc tố đặc biệt, có giá trị kinh tế cao 5.2.2 Tác động có ích Astaxanthin Astaxanthin có vai trò chất chống oxi hóa với hoạt tính cao carotenoid khác nhiều lần nên gọi siêu vitamin E Màu sắc loại giáp xác bắt nguồn từ loại carotenoid chúng nhận thức ăn, astaxanthin Ngoài ra, vai trò thúc đẩy thành thục, tăng tỷ lệ thụ tinh, tỷ lệ sống sót trứng cải thiện phát triển phôi 5.2.3 Astaxanthin Haemotococcus pluvialis H pluvialis có khả tích lũy lượng lớn astaxanthin (7.000-55.000 μg/g tế bào, tương ứng 0,7-5,5%SKK).[8] Trước đây, giá thành sản xuất vi tảo cao nên khó sử dụng nguồn H pluvialis để sản xuất astaxanthin cho mục đích thương mại Nhưng với phát triển khoa học kỹ thuật nên giá thành giảm đáng kể loại vi tảo trở thành nguồn astaxanthin tự nhiên quan trọng, có tiềm thương mại lớn 5.3 Công nghệ nuôi trồng Để sinh khối tảo nuôi trồng có hàm lượng astaxanthin cao, H pluvialis cần phải nuôi cấy theo hai pha liên tục Giai đoạn đầu giai đoạn tăng sinh khối tế bào (Green Stage): H pluvialis nuôi điều kiện thích hợp cho sinh trưởng phát triển để tăng sinh khối tối đa Giai đoạn hai giai đoạn kích thích sinh tổng hợp astaxanthin (Red Stage): tổng hợp astaxanthin kích thích cách thay đổi điều kiện môi trường theo hướng bất lợi chiếu sáng với cường độ cao, thay đổi môi trường sinh trưởng 18 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Scenedesmus 6.1 Vị trí phân loại Vị trí Scenedesmus hệ thống phân loại: Ngành: Chlorophyta Lớp: Chlorophyceae Bộ: Chlorococcales Họ: Scenedesmaceae Chi: Scenedesmus Tảo Scenedesmus quadricauda loài vi tảo màu xanh lục, có cấu trúc dạng cộng đơn bào gồm 2-4-8, 16 tế bào phẳng cong, hình thành từ 2-8, 16 tế bào Kích thước tế bào dài từ 5-22µm, đầu tế bào nằm có gai thẳng Tảo Scenedesmus quadricauda phân bố dạng trôi đáy thuỷ vực nược nước lợ khắp nơi giới Những nghiên cứu phân bố tảo thuộc chi Scenedesmus nói chung loài S.quadricauda nói riêng thực từ năm 80 kỷ XX [9] 6.2 Giá trị dinh dưỡng Trong Scenedesmus quadricauda có chứa carbonhydrat (13% trọng lượng khô), lipit (40-55% trọng lượng khô), đặc biệt chứa lượng lớn acid béo có khả kháng vi khuẩn nấm bệnh [9] Hàm lượng vitamin: vitamin A (554 mg/kg), B1 (11,5 mg/kg), C (396 mg/kg) [9] 6.3 Các tác động có ích Tảo thuộc chi Scenedesmus nghiên cứu khả kháng vi khuẩn nấm bệnh Tảo S.quadricauda loài nghiên cứu Một số loài dịch chiết tảo S.quadricauda tiến hành thử nghiệm hoạt tính kháng số loài vi khuẩn nấm bệnh điều kiện thí nghiệm, kết cho thấy loại dịch chiết acetone, diethyl ether methanol cho hoạt 19 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo tính kháng loại vi khuẩn E.coli, B.subtilis, S.aueus, P.aeruginosa loại nấm A.niger, A.flavous, Penicillium herquei, F.monilifome, Helminthospoium sp., Alternaria brassicae, Saccharomyces cerevisiae, C.albicans Hoạt tính kháng khuẩn dịch chiết tảo so sánh với số loài kháng sinh phổ rộng nhiều loại dịch chiết cho hoạt tính kháng mạnh loại kháng sinh erythromycin, tetracyline, amoxicillin, itraconazole polyxylin xử lý với số đối tượng Nhiều báo cáo cho thấy khả kháng khuẩn Scenedesmuslà acid béo nhiều loại hoạt chất khác, có khả kháng loại vi khuẩn nấm khác nhau.[9] Tảo Silic (Lớp Bacillariophyceae) 7.1 Tổng quan tảo Silic Tảo Silic có cấu tạo đơn bào, có nhân thật (Eukaryote), sống đơn độc hay thành tập đoàn, có kích thước thay đổi từ vài µm đến 1mm Tảo Silic có màu vàng lục hay vàng nâu Hiện nay, lớp tảo Silic chia thành hai Coscinodiscales Naviculales Một số chi tảo Silic thường gặp: Achnanthes, Asterionella, Attheya,Chaetoceros, Cyclotella,… Lớp tảo có điểm đặc biệt loài tảo khác thành tế bào gồm hai mảnh vỏ Lớp pectin, lớp oxyd silic, hai mảnh ghép khít với nhau, bên chứa tế bào chất Một số loài tảo Silic có cấu trúc hoa văn mặt vỏ lỗ nhỏ hay rãnh,… Bên tế bào chứa nhân thật, ty thể, máy Golgi, thylakoid quang hợp, lục lạp,… Tảo Silic thường có hình thức sinh sản như: - Phân cắt tế bào: hình thức sinh sản phổ biến nhất, tế bào hệ - sau nhỏ hệ đầu Sinh sản bào tử tự thân: diễn hệ tế bào sau phân cắt, kích thước chúng trở nên nhỏ, lớp vỏ tạm thời hình thành, tế bào bên lớn dần lên tạo thành bào tử tự thân, sau đạt kích thước chuẩn tự tổng hợp hai nắp vỏ 20 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo - Hình thành bào tử nghỉ: diễn tế bào gặp điều kiện sống bất lợi, nước bị đào thải khỏi tế bào, lớp vỏ bên bị co lại tạo thành màng dày, gặp điều kiện thuận lợi, vỏ bị tan đi, tế bào lại - phát triển bình thường Sinh sản hữu tính: gặp tảo Silic, xuất số loài sinh trưởng môi trường nước Tảo Silic có số lượng loài lớn (nhiều thứ hai sau Tảo lục), phân bố rộng rãi nhiều môi trường sống khác Theo Round Crawford (1990) trích Lâm Mỹ Lan (2000) có khoảng 250 giống 100.000 loài phân bố khắp loại hình thuỷ vực Chính có số lượng lớn mà lượng sinh khối Tảo Silic tạo năm vô lớn “Hàng năm, sinh vật phù du (mà chủ yếu tảo Silic) tạo tới 19 tỷ chất hữu cơ, nuôi sống tới tỷ động vật không xương sống”[10] Ngoài Tảo Silic thành phần mỏ diatomid, góp phần tạo loại vật liệu nhẹ, xốp, cách điện, trơ với acid, ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp, hoá chất,… Tuy nhiên, tảo Silic lại phần nguyên nhân tượng “nước nở hoa” làm hư hỏng nguồn nước 7.2 Công nghệ nuôi trồng Với lượng chất dinh dưỡng mà tảo Silic tạo được, lớp tảo lựa chọn để nuôi sinh khối làm thức ăn cho ấu trùng Ở người ta sử dụng môi trường Walne để cấy giữ nuôi sinh khối Nguồn nước phải xử lý trước nuôi cấy nhằm loại bỏ tác nhân gây hại cho tảo Sau người ta thu giống từ tự nhiên, vùng ven biển triều cao Đem mẫu thu thập xử lý loại bỏ bùn đất, động vật phù du không cần thiết,… cuối giữ lại mẫu nước có tảo Đây trình giống, giúp mẫu tảo trở nên chủng để sử dụng cho trình giữ giống đưa nuôi sinh khối Việc lưu giữ tảo thực phòng nuôi cấy tảo khu phân bố riêng cho vùng nuôi tảo Giống giữ bình thủy tinh hay bình tam giác nuôi môi trường Walne nồng độ muối từ 21 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo 25-30‰ Thông thường thời gian nuôi giữ tảo từ 16-24h Cách lưu giữ đảm bảo chất lượng tảo giống trước đưa vào nuôi sinh khối Việc nuôi sinh khối thực theo bước sau: - Vệ sinh kỹ bể nuôi xà phòng sau rửa lại nước biển - xử lý Bơm nước biển xử lý vào bể Cấp khí Cấp tảo giống Bón phân (là dung dịch chất dinh dưỡng cần thiết cho tảo - pha theo nồng độ xác định) Khi nước bể chuyển màu, thường nâu thu sinh khối Sau nuôi, người ta thu sinh khối này, xử lý thành thức ăn cho ấu trùng tôm 7.3 Một vài đại diện 7.3.1 Chaetoceros gracillis 7.3.1.1 Vị trí, phân loại Vị trí Chaetoceros gracillis hệ thống phân loại: Ngành : Heterokontophya Lớp: Bacillariophyceae Bộ: Centrales Họ: Chaetoceraceae Chi: Chaetoceros Loài: Chaetoceros gracillis Chaetoceros gracillis vi tảo đơn bào, nằm lớp Tảo silic, chủ yếu sống đơn độc, có đặc điểm sau: - Có gai dài nhỏ, thẳng phân bố mép mặt vỏ - Tế bào có kích thước: - µm - Thể sắc tố nhiều nhỏ, nhiều, dạng hạt phân bố sát mặt vỏ - Tế bào có nhân, hình cầu 7.3.1.2 Giá trị dinh dưỡng 22 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng Protein 20 – 40g Lipit 30 – 40g Carbohydrate 15 – 20 g Acid Nucleic – 3g Calcium 100 – 250 mg Phosphorus 50 - 100mg Magiesium 100 – 200 mg Fe 30 - 65mg Pro-Vitamin A - 5mg r - Linolenic acid 400 - 800mg Vitamin B1 0.5 – 0.7mg Vitamin B2 -2.5 mg Vitamin B6 0.1 – mg Vitamin B12 0.03 - 0.07 mg Vitamin E – mg Nicotine acid 5- mg Inositol 70- 100mg Chlorophylla 200 - 300mg Thành phần dinh dưỡng 100g [11] Với lượng chất dinh dưỡng mà Chaetoceros gracillis mang lại, nguồn nguyên liệu sẩn phẩm thức ăn chăn nuôi sinh học vượt trội, nuôi trồng thuỷ sản, hàm lượng cao chất béo không no (EPA, DHA-là chất béo quan trọng cho trình sinh trưởng phát triển cá, giúp tăng khả hấp thụ loại vitamin A, D, E, K) loài ưu điểm khai thác triệt để 7.3.2 Odontella aurita 7.3.2.1 Vị trí Vị trí Odontella aurita hệ thống phân loại: Ngành: Heterokontophya Lớp: Bacillariophyceae Bộ: Centrales Họ: Biddulphiineae Chi: Odontella Loài: Odontella aurita Odontella aurita vi sinh vật đơn bào có chiều dài từ 15 - 30µm, thường cuộn lại thành hình cầu 23 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo 7.3.2.2 Giá trị dinh dưỡng Odontella aurita chứa lượng lớn acid béo không no EPA, omega3,… đặc biệt chứa lượng lớn fucoxanthin ( 20mg/g tảo khô) Đây chất chống oxy hoá mạnh mẽ, chống viêm, chống béo phì, đái tháo đường, ung thư, triệu chứng hạ huyết áp Ngoài ra, fucoxanthin sử dụng chất phụ gia cho ngành chăn nuôi gia cầm nuôi trồng thuỷ sản [12] III - ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Tảo sinh vật thích nghi với môi trường chúng phát triển mạnh vùng đất hoang, nước thải vùng nước mặn Chúng mọc dày đặc, bóng tối có diện nồng độ cao nitơ phosphat Các nhà khoa học chăn nuôi nhìn thấy tiềm vi tảo dạng thức ăn chăn nuôi bền vững, giá trị dinh dưỡng cao, độc tố bổ sung protein Chlorella, Scenedesmus, Oocystis Spirulina loại vi tảo thường sử dụng để bổ sung sinh khối vi tảo vào thức ăn loại gia cầm Trong nuôi trồng thủy sản, vi tảo trồng nguồn thức ăn tươi sống cho tất giai đoạn sinh trưởng động vật hai mảnh, động vật giáp xác, số loài cá động vật phù du sử dụng chuỗi thức ăn nuôi trồng thủy sản Vi tảo vừa nguồn thức ăn, vừa có vai trò điều hòa khí hòa tan, cân độ đục cần thiết ổn định pH môi trường Một số loại vi tảo có tính ứng dụng cao ngành thực phẩm kể đến Chlorella, Spirulina tảo Silic Chlorella 1.1 Công dụng công nghệ thực phẩm Chlorella chứa tất chất dinh dưỡng mà thể người cần cho sức khỏe tối ưu 24 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Bột Chlorella có hương vị đặc trưng mạnh mẽ, dễ chịu cho không quen với Vì chúng kết hợp với loại thực phẩm khác loại nước uống, sinh tố, salad Hiện nay, Nhật Bản quốc gia sản xuất sản phẩm thực phẩm chức từ Chlorella hàng đầu giới 1.2 Công nghệ chế biến Chlorella có thành tế bào gây khó khăn việc thể hấp thụ chất dinh dưỡng trạng thái tự nhiên Từ đó, nhiều phương pháp phát triển để phá vỡ thành tế bào để chế biến thành chất dinh dưỡng có sẵn cho tiêu hóa Các phương pháp cho phép hấp thu tối đa chất dinh dưỡng Chlorella sở hữu mà không ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng bên Sau nuôi trồng Chlorella, chúng đưa phá vỡ thành tế bào đưa sản xuất sản phẩm dạng viên nén dạng bột Spirulina 2.1 Công dụng công nghệ thực phẩm Tảo Spirulina ứng dụng nhiều công nghệ thực phẩm như: thực phẩm dinh dưỡng, thức ăn nuôi thuỷ hải sản thức ăn gia súc 2.1.1 Spirulina dùng làm thực phẩm dinh dưỡng Spirulina nghiên cứu bổ sung vào nhiều sản phẩm thực phẩm như: nước uống, siro, yaourt, mì sợi,trà xanh, bánh quy, bánh mì, bột dinh dưỡng Có thể dùng tảo nguyên chất để uống (pha với nước lạnh nóng) trộn vào thức ăn nấu canh, làm bánh Một số nước có trà Spirulina Ở Đức, người ta bắt đầu đưa tảo vào bia, gọi bia xanh Ngay kẹo Smartie xanh màu Spirulina (Smartie kẹo chocolate bọc đường có màu) Spirulina thực phẩm phù hợp cho người ăn chay người béo phì: 25 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo - Người ăn chay trường có phần ăn với tỷ lệ bột đường cao, thiếu vitamin thường có thịt, trứng, sữa, gan như: vitamin(A, E, D,các vitamin nhóm B), thiếu số khoáng chất thiết yếu giúp cho hệ miễn dịch thể (kẽm, selen, crôm, mangan) acid amin thiết yếu đậu phụ Ngoài ra, thành phần khác có loại hạt thực đơn người ăn chay ảnh hưởng đến hoạt động hệ thần kinh, phản xạ bắp chức tư duy.Với giá trị dinh dưỡng mà tảo Spirulina mang lại, trở thành thực phẩm chức - lý tưởng cho người ăn chay Trong tảo Spirulina chứa đường nên ăn an toàn cho người sợ béo phì cho đối tượng có tạng dễ bị tiểu đường Spirulina bật nhờ tỷ lệ phân bố lý tưởng protein, đường, chất béo, vitamin, chất khoáng chất kháng oxy hóa nên ăn không gây gánh nặng cho đường tiêu hóa.Nhờ hoạt chất Spirulina mà quan giải độc gan, thận, da hoạt động với hiệu tối đa Nhiều chuyên gia dinh dưỡng bác sĩ xếp Spirulina vào nhóm dược liệu thiên nhiên với công kháng ung thư, chống xơ vữa mạch máu phòng ngừa lão hóa 2.1.2 Spirulina dùng làm thức ăn nuôi thuỷ hải sản gia súc 2.1.2.1 Làm thức ăn nuôi thuỷ hải sản Đối với nhiều loài cá nhiệt đới, tảo phần thiết yếu chế độ ăn uống cá Thêm Spirulina cho cá ăn cải thiện màu da, tốc độ tăng trưởng mùi cá Cá hồi đáp hương vị nó, có chất béo bụng Cá tăng trưởng nhanh hơn, hương vị tốt chống lại bệnh tật Từ giải hai vấn đề lớn người nuôi trồng: - Nuôi cá dễ bị nhiễm trùng bệnh tật Hương vị, cấu trúc màu da thường loài cá hoang dã Nuôi cá bổ sung 5-10% tảo Spirulina làm tăng tỷ lệ sống cá lên 20-30% 2.1.2.2 Làm thức ăn nuôi gia súc 26 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Tảo Spirulina xem chất kích thích sinh học làm tăng tỷ lệ sống, làm tăng giá trị sinh học gan trứng gà 2.2 Công nghệ chế biến Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina[11] Tảo Silic Tảo Silic thường nuôi trồng làm thức ăn trực tiếp cho thủy hải sản tảo có giá trị dinh dưỡng tốt không làm suy giảm chất lượng nước Tiến sĩ Fujigana cho tảo Skeletonema costatum Chaetoceros sp thức ăn khởi cho ấu trùng tôm KẾT LUẬN 27 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo Vi tảo sinh vật vô nhỏ bé đem lại tác động trực tiếp đến môi trường sống xung quanh tác động gián tiếp đến sống người sinh vật khác Do đó, việc nhận thức đúng, nắm vững kiến thức vi tảo vi sinh vật khác điều cần thiết Từ đó, đưa nghiên cứu, phương pháp để phát huy lợi ích vi tảo Ngoài ra, nhờ kiến thức ấy, đưa biện pháp khắc phục tác động có hại vi tảo, góp phần bảo vệ môi trường phát triển kinh tế quốc dân Vì vậy, ngày nay, người cần phải tiếp tục nghiên cứu đặc điểm sinh học tiến hóa vi tảo, khai thác tối đa tiềm nhiều phương diện hạn chế tối thiểu tác hại gây Đồng thời, cần phổ cập kiến thức đến người, để họ tiếp nhận nguồn thông tin xác, cập nhật nhiều thông tin hay, lạ, đem lại hiệu cao nhiều lĩnh vực 28 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Một số nguồn tham khảo: Sách Vi sinh vật học / Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Ty, Dương Đức Tiến Hà Nội : Đại học trung học chuyên nghiệp - 27cm - 1,1đ - 3000b T.1 1975 - 220tr Giáo trình Vi sinh đại cương / Lê Lý Thùy Trâm – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng http://www.webmd.com/vitamins-supplements/ingredientmono-907Chlorella.aspx?activeingredientid=907&activeingredientname=Chlorella http://www.earthsfirstfoods.com/marine-algae/Dunaliella-salina/ http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8517451/1/\ Nguồn tài liệu: [1] : http://www.algae4feed.org/brief/microalgae-nutritional-composition/53 [2] : http://www.Chlorella-guide.com/en/the-microalga-Chlorella.html [3] : http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2672.2009.04153.x/full [4] : https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%A3o_xo%E1%BA%AFn [5] : Nghiên cứu ứng dụng Tảo Spirulina chế phẩm phần ăn dinh dưỡng (http://hocday.com/tun-th-thanh-vn-nghin-cu-ng-dng-to-Spirulina-trongch-phm-khu.html) [6] : Theo Công nghệ sản xuất tảo Spirulina (http://www.cesti.gov.vn/hoi- dap-cong-nghe/cong-nghe-san-xuat-tao-Spirulinasach/content/view/8789/614/245/1.html) [7] : http://www.fao.org/docrep/field/003/ab728e/AB728E06.htm [8] :http://luanvan365.com/luan-van/de-tai-nghien-cuu-vong-doi-cua-vi-tao-luc- haematococcus-pluvialis-trong-dieu-kien-phong-thi-nghiem-23290/ 29 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo [9] : Theo “Phân lập khảo sát khả kháng số vi khuẩn nấm bệnh vi tảo Scenedesmusquadricauda” (http://123doc.org//document/2884770phan-lap-va-khao-sat-kha-nang-khang-mot-so-vi-khuan-va-nam-benh-cua-vitao-scenedesmus-quadricauda.htm ) [10] [11] : http://www.hocday.com/li-ng-ca-gio-s-nguyn-ln-dng-cng-bn-c.html?page=49 : http://toanhung.vn/vi/all/chaetoceros-gracilis.html [12] : http://www.mdpi.com/1660-3397/11/7/2667/htm [13] : http://documentslide.com/documents/do-an-tao-Spirulina-6136.html 30 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm [...]... dụng có lợi của vi tảo - Người ăn chay trường có khẩu phần ăn với tỷ lệ bột đường khá cao, và thiếu các vitamin thường có trong thịt, trứng, sữa, gan như: vitamin(A, E, D,các vitamin nhóm B), thiếu một số khoáng chất thiết yếu giúp cho hệ miễn dịch của cơ thể (kẽm, selen, crôm, mangan) và các acid amin thiết yếu không có trong đậu phụ Ngoài ra, các thành phần khác có trong các loại hạt ở thực đơn của. .. lượng vitamin rất cao: cứ 1kg tảo xoắn Spirulina chứa 55 mg vitamin B1, 40 mg vitamin B2, 3 mg vitamin B6, 2 mg vitamin B12 (gấp 2 lần trong gan bò), 113 mg vitamin PP, 190 mg vitamin E (gấp đôi trong mầm lúa mỳ), 4000 mg Carotene trong đó β-Carotene (Provitamin A) khoảng 1700 mg (gấp 10 lần cà rốt), 0,5 mg acid folic, inosit khoảng 500-1000 mg.[4] 11 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi của vi tảo. .. dinh dưỡng Trong tảo Spirulina có chứa nhiều loại chất chống lão hóa (β-carotene, vitamin E, acid γ-linoleic) có khả năng loại bỏ các gốc tự do thông qua tác dụng chống ôxi hóa, làm chậm sự lão hóa của tế bào Chất sắt, canxi có trong tảo vừa dễ hấp thụ vừa có tác dụng phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh thường gặp ở người già như thiếu máu, xốp xương Các sắc tố có trong tảo Spirulina có tác dụng tăng... vật giáp xác, một số loài cá và động vật phù du sử dụng trong chuỗi thức ăn nuôi trồng thủy sản Vi tảo vừa là nguồn thức ăn, vừa có vai trò điều hòa các khí hòa tan, cân bằng độ đục cần thiết và ổn định pH môi trường Một số loại vi tảo có tính ứng dụng cao trong ngành thực phẩm có thể kể đến là Chlorella, Spirulina và tảo Silic 1 Chlorella 1.1 Công dụng trong công nghệ thực phẩm Chlorella chứa hầu như... đến cuộc sống của con người cũng như các sinh vật khác Do đó, vi c chúng ta nhận thức đúng, nắm vững những kiến thức cơ bản về vi tảo cũng như những vi sinh vật khác là điều rất cần thiết Từ đó, chúng ta có thể đưa ra những nghiên cứu, phương pháp để phát huy lợi ích của vi tảo Ngoài ra, nhờ những kiến thức ấy, chúng ta có thể đưa ra các biện pháp khắc phục những tác động có hại của vi tảo, góp phần... :http://luanvan365.com/luan-van/de-tai-nghien-cuu-vong-doi-cua -vi- tao-luc- haematococcus-pluvialis -trong- dieu-kien-phong-thi-nghiem-23290/ 29 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi của vi tảo [9] : Theo “Phân lập và khảo sát khả năng kháng một số vi khuẩn và nấm bệnh của vi tảo Scenedesmusquadricauda” (http://123doc.org//document/2884770phan-lap-va-khao-sat-kha-nang-khang-mot-so -vi- khuan-va-nam-benh-cua-vitao-scenedesmus-quadricauda.htm... gracillis Chaetoceros gracillis là vi tảo đơn bào, nằm trong lớp Tảo silic, chủ yếu sống đơn độc, có các đặc điểm cơ bản sau: - Có 4 gai dài nhỏ, thẳng phân bố ở mép mặt vỏ - Tế bào có kích thước: 5 - 7 µm - Thể sắc tố nhiều nhỏ, nhiều, dạng hạt phân bố sát mặt vỏ - Tế bào có một nhân, hình cầu 7.3.1.2 Giá trị dinh dưỡng 22 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi của vi tảo Thành phần Hàm lượng Thành phần... bổ sung 5-10% tảo Spirulina làm tăng tỷ lệ sống của cá lên 20-30% 2.1.2.2 Làm thức ăn nuôi gia súc 26 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi của vi tảo Tảo Spirulina được xem như một chất kích thích sinh học làm tăng tỷ lệ sống, làm tăng giá trị sinh học trong gan và trứng gà 2.2 Công nghệ chế biến Quy trình liên hoàn từ nuôi trồng đến chế biến, chiết xuất tảo Spirulina[11] 3 Tảo Silic Tảo Silic thường... thấy tiềm năng của vi tảo ở dạng thức ăn chăn nuôi bền vững, giá trị dinh dưỡng cao, không có độc tố cũng như bổ sung protein Chlorella, Scenedesmus, Oocystis và Spirulina là các loại vi tảo thường được sử dụng để bổ sung sinh khối vi tảo vào thức ăn của các loại gia cầm Trong nuôi trồng thủy sản, vi tảo được trồng như một nguồn thức ăn tươi sống cho tất cả các giai đoạn sinh trưởng của động vật hai... thuộc nhóm các acid �-3, có nhiều tác dụng với cơ thể như: Điều chỉnh đường máu, phục hồi sức khỏe sau bệnh tật, tăng cường khả năng miễn dịch, chống vi khuẩn, nấm, siêu vi 16 GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi của vi tảo khuẩn, chống oxy hoá và chống vi m; tăng cường tuần hoàn và chức năng của tim, chống dị ứng, giảm các acid béo chưa no �-3, tăng cường các chức phận hoạt động của não và tăng trí nhớ, ... tảo  Một số vi tảo quan trọng  Ứng dụng vi tảo Công nghệ Thực phẩm GVHD: Lê Lý Thùy Trâm Ừng dụng có lợi vi tảo I – GIỚI THIỆU CHUNG Khái niệm Vi tảo sinh vật có kích thước hiển vi, từ vài micromet... điểm có lợi vi sinh vật, ứng dụng chúng vào nhiều lĩnh vực góp phần phát triển kinh tế đất nước Tảo hay vi tảo loài quan trọng vi sinh vật Nó có mặt nhiều nơi, nơi có ánh sáng nước Tảo có đặc... số loại vi tảo có thành phần dinh dưỡng cao, có tác dụng hữu ích sức khỏe người như: vi tảo xoắn Spirulina platensis, vi tảo Chlorella vulgaris, vi tảo Nannocholoropsis… Các loại vi tảo xem nguồn