Đặt vấn đề Với sự bùng nổ của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, việc tìm ra nguồn nguyên liệu vừa rẻ tiền vừa chất lượng không còn là trở ngại lớn nữa. Cũng nhờ vậy, các loại thực phẩm chức năng ngày càng được ưa chuộng. Có thể nói trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và khai thác các loại nguyên liệu nâng cao giá trị dinh dưỡng bổ sung vào thực phẩm ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Spirulina platensis cũng là một trong những mối quan tâm đó.
[5] Spirulina platensis là một trong những loài tảo được nghiên cứu nhiều nhất và cũng đem lại rất nhiều lợi ích cho con người trong ngành thực phẩm, dược phẩm và đặc biệt là lĩnh vực năng lượng sinh học. Do vậy, loài tảo này 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 [7]. Có một quy trình công nghệ nuôi tảo tiên tiến sẽ góp phần rất quan trọng vào mục tiêu phòng chống suy dinh dưỡng trẻ em, sản xuất các dược phẩm, mỹ phẩm và dinh dưỡng có giá trị cao cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Tảo Spirulina có một lợi thế quan trọng có thể chọn làm đối tượng sinh trưởng mạnh hơn trong những điều kiện thuận lợi ở nước ta.
Trên thực tế, việc nuôi tảo xoắn (Spirulina platensis) đã được tiến hành quy mô công nghiệp ở nhiều vùng trên toàn quốc, đặc biệt là các vùng có nguồn nước khoáng tự nhiên có độ kiềm. Tuy nhiên, giá thành của sản phẩm từ tảo này vẫn rất cao. Việc tận dụng những nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ tìm kiếm và các rác thải tái sử dụng có thể đáp ứng được nhu cầu nuôi tảo của từng hộ gia đình, tận dụng được không gian nhỏ và tăng ý thức bảo vệ môi trường. Từ cơ sở trên, nhóm chúng tôi thực hiện đề tài: “ Xây dựng hệ thống nuôi trồng và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng nuôi cấy tảo xoắn Spirulina platensis trong phòng thí nghiệm”.
Mục tiêu đề tài: - Xây dựng mô hình nuôi tảo Spirulina platensis từ vật liệu tái chế (chai nhựa). - Khảo sát một số điều kiện nuôi cấy lên tích lũy sinh khối tảo Spirulina platensis. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng: Tảo xoắn Spirulina platensis.
Phạm vi nghiên cứu: - Không gian: phòng thí nghiệm Trường Đại Học Thủ Dầu Một. - Thời gian: từ tháng 10/2015 đến 03/2016. Nội dung nghiên cứu. - Xây dựng mô hình: chọn giống, xây dựng giá nuôi tảo trong phòng thí nghiệm.
- Khảo sát được một số điều kiện nuôi cấy lên tích lũy sinh khối tảo: pH, nồng độ ban đầu, ánh sáng, thời gian nuôi cấy. 5 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Lịch sử phát hiện và sử dụng Spirulina platensis. Tảo Spirulina đã được sử dung như một nguồn thức ăn bổ dưỡng từ thời cổ xưa của người Aztec ở Mê-hi-cô, châu Mỹ và thổ dân Kanembu, Trung Phi.
Tảo Spirulina đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay. Spirulina là một loại tảo dạng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu tạo thành dưới kính hiển vi. Chúng có những đặc tính ưu việt và giá trị dinh dưỡng cao. Tiến sĩ Clement người pháp đã tình cờ phát hiện tảo Spirulina vào những năm 1960 khi đến Trung Phi.
Nhà khoa học này không khỏi kinh ngạc khi vùng đất cằn cõi, đói kém quanh năm nhưng những thổ dân ở đây rất cường tráng và khỏe mạnh. Khi Clement tìm hiểu về thức ăn của họ, Clement phát hiện trong mùa không săn bắn, họ chỉ dùng một loại bánh màu xanh mà nguyên liệu chính là thứ họ vớt lên từ hồ. Qua phân tích, Clement phát hiện ra loại bánh có tên Dihe này làm từ nguyên liệu chính là tảo Spirulina. Người Kanembu thu hoạch tảo bằng cách vớt chúng lên và đựng vào chậu bằng đất, xả nước qua những túi vải và trải lên cát để làm khô dưới ánh nắng mặt trời.
Khi đã khô, những phụ nữ cắt bánh tảo thành những miếng vuông đem bán ở chợ địa phương. “Dihe” được nghiền vụn và trộn với sốt cà chua, tiêu và được rắc lên thịt, cá, đậu,… Nó chiếm 70% bữa ăn của người Kanembu. [7], [2] Vào những năm cuối thập kỷ tám mươi thế kỷ 20 nhiều giá trị dinh dưỡng và chức năng sinh học của tảo Spirulina đã được khám phá và công bố rộng rãi không chỉ ở Pháp mà ở cả nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mê-hi-cô, Đài Loan. Chỉ số hóa học của protein tảo cũng rất cao trong đó các loại axit amin chủ yếu như leucin, isoleucin, valin, lysin, methionin và tryptophan đều có mặt với tỉ lệ vượt trội so với chuẩn của tổ chức lương nông quốc tế quy định.
[7] Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều nhà nghiên cứu đã chú ý tới Spirulina không chỉ như một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng chứa 60–70% protein và có năng suất gấp 20 lần so với đậu nành trên 1 ha mà còn chiết xuất được từ Spirulina nhiều thành phần có dược tính quý như chống oxy hóa, chống dị ứng, tăng khả năng miễn dịch, có tác dụng làm giảm lượng mỡ trong máu và chống ung thư. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về Spirulina platensis. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Nhà tảo học người Pháp P.Dangeard đã đề cập đến một loại bánh có tên là Dihe vào năm 1940, một loại bánh mà bộ tộc Kanembu ở gần hồ Chad, Châu Phi thường ăn.
Các nhà khoa học trên thế giới đã coi Spirulina platensis là sinh vật có ích cho loài người. Năm 1964-1965, nhà thực vật học Jean Leonard đã xác định được bánh Dihe được cấu tạo từ Spirulina platensis. Ông và đồng nghiệp của mình đã tiến hành phân tích thành phần hóa học của Spirulina platensis từ những quan sát của P. [13] Năm 1968 ở Nhật, Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên đoàn Spirulina platensis quốc tế cùng một số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Spirulina platensis.
Hiện nay, trong các đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có đề tài sử dụng Spirulina platensis. Sản lượng Spirulina platensis hiện nay trên thế giới khoảng 1000 tấn khô/năm. [7] Năm 1995 tại Ấn Độ một nghiên cứu đã chứng tỏ với liều 1gam/ngày Spirulina platensis, có tác dụng trị ung thư ở những bệnh nhân ung thư do thói quen nhai trầu thuốc. Nhiều nghiên cứu cho biết sinh khối Spirulina platensis có thành phần calcium spirulan, là chất có tác dụng ức chế sự sinh trưởng nhiều loại virus, kể cả HIV.
Sinh khối này còn làm hạ lượng chứa cholesterrol trong máu. Thành phần phycocyanin có tác dụng oxy hóa nên làm ức chế độc tố gan hepatotoxin. Spirulina platensis có tác dụng nâng cao tính miễn dịch, nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Nghiên cứu của R.Kozlenko và cộng sự đã chứng minh Spirulina có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của virus qua màng tế bào.
Các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học đã chứng minh khả năng ức chế ung thư của sinh khối hay dịch chiết của Spirulina platensis (M.Lisheng et al 1991; Pang Qishenet al, 1998). Spirulina có tác dụng kích thích sự tăng nhanh các tế bào hồng cầu bạch cầu và nâng cao khả năng miễn dịch của cơ thể (M.Qureshi et al 1995, 1996). Tác dụng phổ biến của việc sử dụng thường xuyên các viên nén Spirulina platensis là giảm khả năng ung thư, nâng cao tính miễn dịch, ức chế virus, chống lão hóa và làm giảm nếp nhăn, làm giảm cholesterrol máu, hạn chế các tai biến về tim mạch.G Danesi và cộng sự trường đại học Sao Paulo–Brazil đã nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đến quá trình tăng hàm lượng chất diệp lục của Spirulina platensis vào năm 2004.Sán-Lunahez và cộng sự trường đại học Sao Paulo- Brazil đã nghiên cứu nhịp cấp liệu urea như là nguồn nitơ trong nuôi cấy không liên tục Spirulina platensis, với liều lượng cấp liệu urea thích hợp không gây ức chế sự hình thành sinh khối nhằm mục đích giảm chi phí trong nuôi cấy qui mô công nghiệp. [14] Jorge Alberto Vieira Costa và cộng sự Trường Đại học Foundation of Rio Grande–Brazil đã nghiên cứu cải tiến sản lượng sinh khối Spirulina platensis sử dụng trong nuôi cấy không liên tục vào năm 2004.
[13] Tại Nhà máy Điện hạt nhân Chernobul công trình nghiên cứu phòng chống ung thư gây ra bởi tia phóng xạ hạt nhân cho các nạn nhân của sự cố đã thu được kết quả rất tốt khi điều trị bằng Spirulina platensis nguyên chất. Khi uống Spirulina platensis, lượng chất phóng xạ đã được đào thải khỏi đường tiểu của người bị nhiễm xạ rất cao. Năm 1998 kết quả này đã được biểu dương tại hội nghị quốc tế về Spirulina platensis ở cộng hòa Czech. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam.
Ở nước ta, tại Viện sinh vật (Viện khoa học Việt Nam) Spirulina platensis được di thực nhập giống lưu giữ từ Viện Pasteur Paris, Cộng Hoà Pháp, về nghiên cứu từ năm 1972. Đề tài này, ở mức độ phòng thí nghiệm, đã cho một kết quả tiên lượng tốt về khả năng nuôi trồng tảo này ở nước ta theo mô hình ngoài trời, không mái che, có sục khí carbonic (CO2). Việc thử nghiệm nuôi trồng Spirulina platensis đã được tiến hành vào năm 1976 trong thời gian 4,5 tháng tại Nghĩa Đô, Hà Nội đã thu được kết quả khá khả quan. Từ những năm 1977, Spirulina platensis được nghiên cứu với đề tài cấp nhà nước do Viện Sinh Học Công Nghệ quốc gia chủ trì và sau đó được ứng dụng nuôi ở vùng suối khoáng Vĩnh Hảo - Bình Thuận.
[7] Tại thành phố Hồ Chí Minh, trong lĩnh vực y học, nhiều đề tài ứng dụng sử dụng sinh khối Spirulina platensis trong việc sản xuất thuốc và thực phẩm chức năng. Điển hình có bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hưng và cộng sự thực hiện đề tài "Nghiên cứu 8 sản xuất và sử dụng thức ăn có Spirulina platensis trong dinh dưỡng điều trị" và đề tài “Nghiên cứu sản xuất pilot sinh khối Spirulina platensis giàu selen, bào chế thuốc mới và tác dụng dược lý lâm sàng của chế phẩm” do Đại Học Y Dược TP. HCM chủ trì và ThS. Lê Văn Lăng là chủ nhiệm đề tài mở ra một hướng đầy triển vọng trong việc ứng dụng Spirulina platensis vào việc tăng cường chất dinh dưỡng cho bệnh nhân và hỗ trợ điều trị bệnh.
Còn nhiều nghiên cứu sử dụng nguồn dinh dưỡng khác để nuôi Spirulina platensis như nước thải ươm tơ tằm tại Đan Hoài (Hà Tây), Bảo Lộc (Lâm Đồng), nước suối khoáng Đắc Mil (Đắc Nông) do nhóm tác giả do cố giáo sư Nguyễn Hữu Thước (Ủy ban khoa học kỹ thuật nhà nước) và các cộng sự Trần Văn Tựa, Phan Phương Lan, Đặng Đình Kim (Viện sinh vật). Với đề tài cấp nhà nước (Mã số 48.