Vũ Thành Lâm Trung tâm Công nghệ Sinh học Đại học Quốc gia hà nội lamvt@vnu.edu.vn Nuôi trồng Tảo Spirulina Hà nội, 17/10/2006 Mục lục Mở đầu Thành phần dinh dưỡng của Spirulina Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina Nuôi cấy tảo như thế nào? Hệ thống bể nuôi tảo Trang trại nuôi tảo Giống – Hoá chất nuôi tảo Nuôi cấy tảo như thế nào? Thu hoạch Hỗn hợp Spirulina khô Ngoài ra còn có một số vấn đề khác sau Mở đầu Thiên nhiên ban tặng cho chúng ta nhiều nguồn năng lượng quý, trong đó có ánh sáng mặt trời. Các sinh vật sơ cấp như cây xanh, vi sinh vật quang tự dưỡng sử dụng ánh sáng mặt trời để tổng hợp nên nguồn năng lượng sống qua quá trình quang hợp. Trong đó Tảo (Algae) đóng góp nguồn sinh khối sơ cấp khổng lồ. Việc nghiên cứu giá trị dinh dưỡng của tảo đang ngày càng được chú trọng. Trong những thập niên gần đ ây, tảo Spirulina được tập trung nhiều nghiên cứu cho những giá trị dinh dưỡng của chúng. Kỹ thuật nuôi đơn giản, thời gian sản xuất hầu như quanh năm. Sinh khối thu được có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng protein đạt 60-70% trọng lượng khô, đầy đủ các axit amin đặc biệt là các axit amin không thay thế, giàu các vitamin, các nguyên tố khoáng, các chất khoáng, các sắc tố và nhiều chất có hoạt tính sinh học khác. Nhờ vậy, những ứng dụng củ a tảo không chỉ là nguồn dinh dưỡng quý mà còn được ứng dụng nhiều trong y-dược học. Những thành tựu về công nghệ nuôi trồng và sử dụng tảo phát triển mạnh. Đã từ lâu, tảo Spirulina đã được con người sử dụng làm thức ăn. Một số tài liệu sử học ghi nhận ở thế kỷ XVI, thổ dân Aztec sống quanh vùng hồ Texcoco vẫn thường thu vớt một loại th ức ăn từ hồ này, họ gọi món ăn đó là “Tecuilat”. Tecuilat được bán taị các chợ của Mexico và được ăn cùng với ngô và các ngũ cốc khác hoặc cùng với nước chấm gọi là “Chilmolli”. Về sau “Tecuilat” được xác định là làm từ tảo lam Spirulina maxima, một loại thức ăn rẻ tiền và nhiều dinh dưỡng. Dân địa phương quanh thị trấn Fort Lamy, nay là nước cộng hoà Chad thuộc Châu phi, vẫn ăn một thứ thức ăn gọi là “Dihe”. Họ làm “Dihe” từ những váng màu xanh nổi trên mặt nước hồ Chad. Họ thu vớt và phơi khô chúng trên cát dưới ánh sáng mặt trời rồi đập nhỏ đem bán. Làm khô Spirulina nhờ cát Dangeard - một nhà nghiên cứu người Pháp đã xác định thành phần chính của Dihe là loại tảo xoắn Arthrospira(=Spirulina) platensis. Năm 1970 việc nghiên cứu và sản xuất tảo được tiến hành trên diện tích 12 ha với sản lượng trên 1 tấn tảo khô mỗi ngày. Ngày nay, có rất nhiều các nước nuôi trồng sản xuất tảo với quy mô lớn. Cháu bé mắc bệnh suy dinh dưỡng trầm trọng Cháu bé trong ảnh mắ c căn bệnh Kwashiorkor - tiếng địa phương của Ghana có nghĩa là “nếu một đứa trẻ mắc phải thì tiếp sau đó đứa trẻ thứ hai cũng trong tình trạng tương tự” thực ra đây là căn bệnh suy dinh dưỡng gặp phổ biến ở các nước đang phát triển đặc biệt ở châu Phi và châu Á. Chúng ta biết rằng nguyên nhân dẫn đến trẻ bị suy dinh dưỡng là do chúng không được cung cấp đủ các thành phầ n dinh dưỡng cơ bản trong thức ăn hàng ngày như protein, vitamin và các nguyên tố vi lượng. Cách đây nhiều năm, UNICEF đã báo cáo rằng hàng ngày có khoảng 40.000 trẻ em đói ăn và mắc các bệnh liên quan đến suy dinh dưỡng. Ngày nay, UNICEF cho biết khoảng 30.000 ca tử vong/ngày do suy dinh dưỡng. Từ chiến tranh thế giới thứ 2 trở lại đây theo tính toán đã có tới 700 triệu người chết do suy dinh dưỡng. Hàng ngày, có rất nhiều trẻ em phải hứng chịu cảnh đói khát do thiếu các điều kiện chăm sóc cần thiết. Tuy nhiên, sẽ thật vô lý nếu chúng ta không thể làm gì t ốt hơn, đặc biệt nạn nhân lại là trẻ em. Bởi vậy, điều bức thiết đặt ra là chúng ta phải nhìn thẳng vào sự thật và tìm kiếm các điều kiện nâng cao chất lượng cuộc sống. Từ lâu, đông đảo người dân lao động các nước trên thế giới thường mơ ước một điều đơn giản: Thế giới được tạo nên bởi các khu vườn và ở đ ó cây lương thực được trồng một cách thừa thãi, nó thậm chí còn mọc được trên cả các vách đá, sa mạc và cả các đại dương có băng tuyết và sóng dữ. Tuy nhiên cuộc đấu tranh của con người với miếng ăn không bao giờ công bằng. Một số trong chúng ta phải mất cả thời gian nghỉ ngơi để tìm kiếm thức ăn do điều kiện sống khắc nghiệt và kỹ thuật canh tác lạc h ậu. Trong khi đó một số khác lại có dư thừa lương thực và họ có thời gian học và xây dựng những công trình to lớn, vui chơi và làm nhiều việc khác nữa. Sự bất công của tạo hóa đã khiến cho tài sản được phân bố không đồng đều đối với từng khu vực. Liệu chúng ta có thể làm tốt hơn để cải tạo cuộc sống so với những gì thiên nhiên đã ban tặng ? Có nhiề u lý do chúng ta biện minh rằng để phát triển cuộc sống đầy đủ là điều không dễ dàng song sẽ là không chính đáng nếu như trẻ em phải chịu cảnh đói khát, suy dinh dưỡng. Qua các phương tiện truyền thông hoặc trực tiếp chứng kiến chúng ta không thể làm ngơ trước những thảm họa đói khát xảy ra tại nhiều nơi trên thế giới. Mỗi ngày có tới 33.000 trẻ em trong độ tuổi từ 0 – 5 chế t vì thiếu dinh dưỡng và trong một năm con số đó tăng lên tới 12 triệu! Spirulina được xem là chi vi khuẩn lam cổ đã từng xuất hiện từ cách đây hơn 3 tỷ 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 hoặc thực vật bậc cao tới hơn 1 tỷ năm. Và nó 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 liề n 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. Hơn 1 ngàn năm trước tổ tiên của những người Aztect ở Mexico đã biết thu hái Spirulina từ các hồ kiềm tính, phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và dùng làm thực phẩm. Ngày nay tập quán này vẫn rất phổ biến trong cộng đồng người Kanembous ở Chad. - Cùng với việc bổ xung thêm ngũ cốc, nó trở thành thứ thực phẩm hoàn hảo và đó là cách thức t ạo ra thức ăn của người Aztecs và Kanembous. - Chỉ 10 gam Spirulina đáp ứng đủ nhu cầu vitamine B12 cho trẻ em từ 8 tuổi trở xuống trong ngày. - 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,… - Chỉ cần 2 gam Spirulina/ngày cung cấp đủ lượng beta-cartoten cần thiế t giúp cho cơ thể chống lại xerophthalmia. Spirulina có thể được trồng ở đâu? Nó được nuôi trồng ở khắp nơi trên thế giới, trong các hồ kiềm tính. Tuy nhiên để nâng cao năng suất và chất lượng người ta đã đưa chúng vào nuôi trong các bể xây dựng nhân tạo và cung cấp nước có tính kiềm. Kích thước và mức độ hoàn thiện của bể nuôi phụ thuộc vào khả năng thực tế về tài chính, kỹ thuật, khí hậu nới bạn sống. Thành phần dinh dưỡng của 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. Sơ đồ qúa trình quang hợp Spirulina là loài trong họ Osciliatoriaceae- nghĩa là chúng có khả năng vận động tiến về phía trước hoặc phía sau. Vận động này được thực hiện bởi các lông ở sườn bên cơ thể (fimbria)- là các sợi có đường kính 5- 7nm và dài 1-2 micron nằm quanh cơ thể. Các lông này hoạt động như tay chèo giúp cho vi khuẩn lam hoạt động. Spirulina có khả năng tạo ra các không bào khí nhỏ (gas vesicle) có đường kính cỡ 70 nm và được cấu trúc từ các sợi protein b ện lại. Không bào khí sẽ nạp đầy khí khi sợi Spirulina muốn nổi lên trên bề mặt để nhận ánh sáng và để tiến hành quang hợp. Đến cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn carbohydrate, lúc đó các tế bào tụ tập lại và tạo ra một áp suất thẩm thấu cao bên trong cơ thể, sau đó các không bào khí sẽ không thể duy trì áp suất thẩm thấu lâu bên trong tế bào và chúng sẽ vỡ, giải phóng ra các khí được nén rồi khí đ ó được hấp thụ bởi các dịch xung quanh. Bây giờ, không bào khí hoạt động giống như một qủa bóng thu nhỏ hoặc qủa khí cầu bị vỡ, các sợi chìm xuống đáy và tại đây xảy ra qúa trình chuyển hóa carbohydrate thành protein. 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 b ơi trong dòng nước. Trong môi 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 sản sinh ra 2-4 gam sinh khối mỗi ngày trong điều kiện khí hậu thích hợp. Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina. Hiệu qủa chữa bệnh của Spirulina Người ta đã chỉ ra rằng ở hơn 30 trung tâm dinh dưỡng, bệnh viện và nhà thương ở các nước đang phát triển sử dụng Spirulina làm thức ăn với hàm lượng 10g/ngày, kết quả cho thấy các bệnh nhân đã hồi phục trạng thái suy dinh dưỡng chỉ sau 1- 3 tuần lễ. Sự phục hồi đến nhanh hơn gấp 2-3 lần so với các liệu pháp truyền thống. Spirulina là phương thức nhằ m giải quyết vấn đề bức thiết của suy dinh dưỡng không phụ thuộc vào cứu trợ từ nước ngoài. Nó có thể được sản xuất ngay tại địa phương. Đã có hơn 1000 bài báo khoa học được xuất bản đề cập đến hiệu qủa sinh học của loài này. Chỉ cần 2 gam/ngày giúp cho bạn chống lại bệnh xerophthalmia, một căn bệnh phát sinh do thiếu vitamine A. Các tiền vitamine A và beta-caroten trong thành phần tảo có tác d ụng chống lại ung thư vì chúng là các chất chống oxy hóa. Nó có chứa hàm lượng cholesterol thấp. Hàm lượng cao của sắt và hàm lượng B12 cao (không kể các chất tương tự B12) có tác dụng rất mạnh chống lại anemia. Hai tác dụng chữa bệnh quan trọng của Spirulina là kết hợp với polysaccharide giúp cho DNA sửa chữa những sai hỏng do tác dụng của chất phóng xạ - giúp chữa trị cho các bệnh nhân trong thảm họa Chernobyl và các thảm họa hạt nhân khác. Và tác động ức chế vi rus HIV-1 từ bản sao của chính nó và từ đó xuyên qua màng của tế bào vật chủ. Tác động này đã được chứng minh bằng các tài liệu liên quan đến bệnh cúm A, bệnh quai bị , bệnh sởi,… Nuôi cấy tảo như thế nào? Để nuôi Spirulina thành công bạn phải chú ý đáp ứng các điều kiện sau: - Spirulina cần môi trường nuôi kiềm tính (muối natri cacbonat và pH cao) - Nhiệt độ nước dao động từ 25-40 độ C, trong đó nhiệt độ tối thích là 35 độ C - Cần ánh sáng để tiến hành qúa trình quang hợp tạo ra sinh khối [...]... nuôi cấy từ 40 – 44 độ C trong 1 ngày (cùng với giá trị cao của pH) là rất hiệu qủa để diệt trừ các dạng amip Tảo Môi trường nuôi cấy còn bị nhiễm các loại tảo khác Nhưng do nồng độ muối, pH cao của môi trường, do đó thường trở nên không thuận lợi với đa số các loài tảo Ở nồng độ muối đạt 20 g/l hầu như các loài tảo bị tiêu diệt Tuy nhiên, điều lạ lùng là loài tảo silic Navicula, tảo xanh lục, và tảo. .. quy trình nuôi tảo đó là bảo tàng giống tảo Việt nam do Giáo sư Dương Đức Tiến thành lập từ năm 1982 Nuôi cấy tảo như thế nào? Bể nuôi thủ công ở Madurai (Ấn độ) Bể nuôi dưới mái che plastic Mô tơ vận hành các cánh khuấy (Greenhouse) Đầu tiên bạn phải lựa chọn vị trí cho trang trại Kích thước và chủng loại của trang trại cũng cần phải được xác định theo đặc thù về khí hậu, nguồn nước, khả năng tài chính... Bể nuôi cấy Spirulina phải được khuấy trộn liên tục trong suốt ngày (vào lúc có ánh sáng) vì các lý do sau đây: - Để đảm bảo rằng dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy được cung cấp thường xuyên và đầy đủ cho tảo - Để di chuyển các sợi tảo từ dưới lên trên giúp cho chúng tiếp xúc được với ánh sáng mặt trời và tiến hành quang hợp Bể nuôi hình chữ nhật có góc vòng cung - Cũng để di chuyển các sợi tảo. .. vẫn sống sót được trong các bể nuôi Spirulina Thật may mắn chúng thường sống ở đáy bể và nếu như mật độ của Spirulina trở nên dày đặc thì ức chế các tảo khác do ánh sáng không xuống được tới đáy Trong trường hợp chúng phát triển mạnh thì người ta sẽ tắt các cánh khuấy, thu vớt sinh khối tảo Spirulina trên bề mặt, chuyển chúng sang bể khác, tiếp theo đó sử lý loại bỏ tảo khác loại bám ở đáy - rửa sạch... hoặc đá có chát vữa xi măng Hệ thống bể nuôi nhiều kênh Bể nuôi nhiều kênh Hệ thống bể nuôi nhiều kênh có diện tích 1 ha cần tới 4 mô tơ công suất 12kW để vận hành các cánh khuấy Độ sâu của môi trường nước là khoảng 15 cm Giống – Hoá chất nuôi tảo Phòng thí nghiệm Nông dân thường chỉ có máy cày, gia súc, phân bón và thiết bị thu hoạch Tuy nhiên một trang trại Spirulina cần phải có một phòng thí nghiệm... dụng, chủ yếu ở Đài loan và Ấn độ Bể được tạo ra từ chất liệu plastic có thể làm được với diện tích 100 mét vuông với khung gỗ cao 40 cm, khuấy bằng tay Bể tròn ở Đài loan Bể làm bằng vật liệu plastic Trang trại nuôi tảo Trang trại thủ công Trang trại trung bình Trang trại sản xuất lớn Chúng ta đã thấy rằng có 3 hệ thống cơ bản dùng trong nuôi trồng Spirulina: - Bể bằng plastic làm thủ công, nhỏ - Bể xây... vitamine B của sản phẩm Vì vậy các trang trại nuôi trồng Spirulina thủ công, nhỏ lẻ thường phơi bằng cách cho dịch tảo vào trong các hộp kim loại rồi đem phơi ngoài nắng từ đó sử dụng hơi nóng và gió thổi qua làm bay hơi nước Người ta còn sử dụng thiết bị đơn giản hình xy lanh, một đầu có châm các lỗ nhỏ đường kính 2 mm, rồi cho tảo vào trong Sau đó ép mạnh một đầu, tảo sẽ chảy ra thành các sợi như sợi mì... không gây ra quang phân giải sắc tố của sợi tảo và cuối cùng là do: - Để tảo không bện thành đám dày đặc vì như vậy chúng không tiếp xúc được với ánh sáng và dinh dưỡng dẫn đến tiêu hóa một lượng lớn chất đường đã tích lũy, từ đó chúng sẽ chết Đây lại là nguyên nhân khiến cho vi khuẩn phát triển trong ao nuôi Bể nuôi cấy cần được khuấy liên tục Gíông gốc nuôi trong PTN cần được khuấy liên tục Bể tròn... hủy diệp lục và tiêu diệt tảo Nếu bạn chỉ có 100 lít chủng giống nuôi trong một bể to, mật độ của chúng sẽ trở lên loãng hơn và trong trường hợp này bạn cần che chắn bên trên để giảm tác động của bức xạ mặt trời cho đến khi chúng đạt được mật độ thích hợp Đối với hầu hết các trường hợp, đầu tiên ta cần chuẩn bị dung dịch nuôi Đối với các bể nuôi rất lớn, bạn phải tiến hành nuôi cấy liên tục và sau đó... nuôi trong nhà kính “greenhouse”, và bổ xung được CO2 - Hoặc bể rất lớn có thiết bị khuấy liên tục, hệ thống bơm các vi bóng khí CO2 ,… Việc lựa chọn xây dựng loại thiết bị nào tùy thuộc vào điều kiện bạn có như số nhân lực, khí hậu, diện tích mặt bằng, nước, các hóa chất cần thiết, nguồn điện, khả năng tài chính,… Ở đây chúng tôi không nói đến hệ thống nuôi cấy nhờ sử dụng các túi bóng chứa dịch tảo, . Nuôi cấy tảo như thế nào? Hệ thống bể nuôi tảo Trang trại nuôi tảo Giống – Hoá chất nuôi tảo Nuôi cấy tảo như thế nào? Thu hoạch Hỗn hợp Spirulina. Nuôi trồng Tảo Spirulina Hà nội, 17/10/2006 Mục lục Mở đầu Thành phần dinh dưỡng của Spirulina Tại sao chúng ta lại nuôi trồng Spirulina Nuôi