VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TIỂU LUẬN
MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN-AXIT AMIN-AXIT HỮU
CƠ
ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA TẢO
SPIRULINA PLATENSIS

GV hướng dẫn: Ths.Trịnh Thị Hằng
SV thực hiện:
Nhóm: 08 Lớp: KS CNSH
Hà Nội, tháng 06/2010
MỤC LỤC
Mở đầu
I. Tổng quan về tảo Spirulina platensis
1. Nguồn gốc
2. Vị trí, phân loại và tên gọi
3. Môi trường sống
4. Phân bố
5. Hình dạng, kích thước và cấu tạo tế bào của Spirulina Platensis
6. Đặc điểm dinh dưỡng
7. Đặc điểm sinh sản
8. Thành phần các chất và giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina Platensis
II. Công nghệ sản xuất tảo S. Platensis
A) Nuôi cấy tảo
1. Chuẩn bị giống
2. Các điều kiện kỹ thuật
3. Các yếu tố ảnh hưởng
4. Giới thiệu về các hình thức nuôi trồng tảo Spirulina Platensis
B) Thu sinh khối

yceae
Bộ Oscillatoriales
Họ Oscillatoriacea
e
Chi Spirulina
Spirulina do nhà nghiên cứu người Đức, Deurben đặt tên năm 1827, trên cơ sở
hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc của tảo. Sau này nó được các chuyên gia
phân loại học thống nhất tên khoa học đầy đủ: ngành Cyanophyta (thực vật lục - lam),
lớp Hormogoniophyceae, bộ Oscillatoriales (tảo tràng hạt), họ Oscillatoriaceae, chi
Spirulina (tảo xoắn).
Chi Spirulina có nhiều loài (35 loài) đã được phát hiện, hai loài có nguồn gốc
châu Phi và Nam Mỹ là: S.geitleri (S.maxima) và S. platensis được nghiên cứu đầu
tiên, nhiều nhất.
Trong cách phân loại, đặt tên khoa học thường các đặc tính quan trọng nhất về
hình thái, kiểu dinh dưỡng, tế bào học và cấu trúc gen di truyền được biểu đạt ngắn
gọn nhất. Tên Spirulina do gốc từ Latinh và Anh ngữ “Spiral” có nghĩa là “xoắn”, do
tảo này có dạng tiêu biểu nhất là sợi xoắn ốc, nên còn gọi là tảo xoắn, hay tạo dạng
xoắn. Người Nhật Bản chuyển từ “tảo xoắn” thành rasenmo, tương tự người Pháp gọi
là Spirulines. Ở Việt Nam nó cũng có nhiều tên gọi: vi tảo Spirulina, tảo xoắn xanh,
tảo lục - lam, nhưng tên Spirulina vẫn thông dụng nhất.
Trong cách phân loại mới hiện nay tảo Spirulina được xếp vào ngành vi khuẩn
(Bacteriophyta), trên các ngành tảo khác, thay cho xếp chung vào ngành tảo như cũ,
lý do của sự thay đổi hợp lý này là các nghiên cứu (những năm 1970 - 1980), thấy các
tảo lam có nhiều đặc điểm chung với vi khuẩn như: nhân chưa hoàn chỉnh (tiền nhân),
nhân chưa có màng, không có ty thể và lục lạp… Tên mới dần thông dụng của
Spirulina là vi khuẩn lục lam Spirulina.
Do đặc điểm có thể di động được trong môi trường nước, Spirulina còn được gọi
là phiêu sinh vật (Spirulina plankton - thực vật trôi nổi, phiêu sinh). Tên gọi mô tả này
nhằm phân biệt với động vật phiêu sinh, di động thực sự với cơ quan chuyên biệt:
tiêm mao của vi khuẩn, vây của cá.

chuẩn nhất. Tuy vậy theo những quan sát và đối chiếu với các tài liệu, thì tùy chu kỳ
sinh dưỡng phát triển (cường độ ánh sáng, nhiệt độ môi trường) mà hình dạng có thể
xoắn kiểu chữ C, S Sợi tảo không phân nhánh, không có bao và không có dị bào.
Các dạng này có chiều dài rất thay đổi, ngay trong một dạng, chiều dài mỗi sợi cũng
khác nhau, ví dụ sợi uốn sóng có thể dài 5 - 7 nếp gấp, cũng có thể đến 27 nếp
gấp.Hiện tượng biến dạng nói lên khả năng thích nghi với môi trường mà vi sinh vật
cổ xưa này có được qua hàng triệu năm tiến hóa chọn lọc tự nhiên. Dạng xoắn thường
giữ được trong phòng nghiên cứu, sang môi trường nuôi đại trà, nó thường biến thành
dạng thẳng, tỷ lệ xoắn - thẳng khoảng 15 - 85.
Spirulina có cấu tạo đơn bào hoặc tổ chức đơn bào, cấu tạo từ các bào nang, có
thành tế bào nhiều lớp , có thể quang hợp, ribôxom và DNA, thể vùi nhiều.
Các bào nang có cấu trúc từ các sợi nhỏ, và bao quanh là một lớp sợi khác bảo
vệ cho chúng, sự hiện diện của các quả nang không đồng đều quanh sợi của S.
platensis là sự khác nhau về hình thái học để so sánh với S. maxima bề mắt rộng của
các sợi thay đổi từ 6 tới 12 μm, nó bao gồm các tế bào hình trụ đường kính xoắn ốc
của nó từ 30 đến 70 μm, chiều dài cả túm lông là khoảng 500 micromet, trong một
vài điều kiện nuôi cấy khi có kích thích thì chiều dài của các sợi có thể lên đến 1 mm,
nó rất quan trọng để giải thích cái hình dáng xoắn ốc của tảo. Spirulina trong môi
trường nuôi cấy lỏng, và sự thay đổi hình dạng của nó trong môi trường nuôi cấy rắn.
Những thay đổi này là do chất hydratation or dehydratation oligopeptides trong
peptidoglican tạo lên.
Thành tế bào của Spirulina có cấu tạo gồm 4 lớp, các lớp này đều rất mỏng, lớp
2 được cấu tạo từ peptidoglycan, chất này giữ cho thành tế bào vững chắc. Lớp 1 chứa
b-1,2-glucan một chất khó tiêu hoá đối với con người tuy nhiên nồng độ của nó rất
nhỏ (<1%), còn các protein và các poliacharit tự nhiên rất dê tiieu hoá đối với con
người.
Trong loại tảo này còn có chứa chllorophy, caroten và phycobilisome, đây là
những chất tạo nên sắc tố xanh của tảo, cấc chất này được dẫn vào trong hệ thống
thilakoid hoặc hệ thống quang hợp.
Riboxom và các sợi DNA nằm ở vùng trung tâm.

O (CH
2
O) + O
2
+ H
2
O +OH
-
.
Nguồn cacbon để nuôi dưỡng S.platensis ở khoảng 1,2-16,8g NaHCO
3
/lit.
+ Dinh dưỡng N:
S. platensis 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

2+
rất rộng từ 0,56 -56 mg/ L
môi trường.
 Cl
-
: rất ưa Clo vô cơ, nồng độ dùng với muối NaCl khoảng 1-1,5g/L.
Sau đây là thành phần dinh dưỡng chính của môi trường Zarrouk dùng để nuôi
S.platensis
Nếu môi trường có những vi lượng khoáng khác thì S.platensis 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 lợi: Senlen, Fe, germani và có thể cả I
2.
S. platensis 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

3
-
. pH thích hợp với Spirulina khoảng 8,5 – 9,5.
7. Đặc điểm sinh sản:
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 lặp đi lặp lại một cách ngẫu nhiên, tạo nên vòng đời của tảo. Trong thời kì sinh
sản tảo S. platensis nhạt màu ít sắc tố xanh hơn bình thường.
Tảo Spirulina platensis
Sau đây là vòng đời tảo S. platensis:
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.
8.Thành phần các chất và giá trị dinh dưỡng của tảo Spirulina platensis:
+ Protein trong S. platensis:
*Spirulina chứa hơn 60% chất đạm (protein) là nguồn cung cấp chất tạo hình
cao hơn thịt bò (18%), gia cầm (19%), sữa tươi (3,7%) và trứng (14%). Đặc biệt, đạm
trong tảo Spirulina là tổng hợp của hơn 18 loại axít amin trong đó có 8 loại là thiết
yếu và tất cả đều dễ tiêu hóa (đến 95%) do bản chất làm đạm thực vật.
Biểu đồ so sánh hàm lượng Protein trong tảo so với một số thực vật khác.
Hàm lượng protein và thành phần, hàm lượng acid amin của S. platensis so
với các loại tảo khác.
ST
T
Acid amin
% trên

9
10
11
12
13
14
Thiết yếu
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionin
e
Phenylalan
in
Threnine
Trypthoph
ane
Valine
* Bán thiết
yếu
Arginine
Histidine
*Không
thiết yếu
6,4
10,4
4,4
2,2
5,4
5,4

3,03
1,31
8,96
8,22
0,78
12,52
5,0
8,33
5,33
1,66
4,0
3,66
0
5,33
7,0
2,33
7,66
7,66
+
13,33
6,15
9,26
4,93
2,65
4,62
5,3
1,37
7,0
7,43
1,48

1,31
10,29
4,2
4,8
4,2
2,2
2,6
2,8
1,4
4,2
15
16
17
18
19
*
Aspartic
acid
Alanine
Cysttine
Glutamic
acid
Glycine
Proline
Serine
Tyrosine
Ornitine
Hàm
lượng
protein %

0
60,0
7,47
1,57
4,91
4,8
0
65,94
3,60
2,65
4,10
3,81
0,10
59,5
(1) Toni j.de: 1971, Marseille (France). Flamant vert Association 1987 – par
F.Busson.
(2) Hill Ch., Naoharu F. 1980 (Jan) : The Secrets of spirulina.
(3),(4) Becker W: 1982(Ger.): Algoculture (These by Fox R.D). pp 55+56
(5) Sosa Texcoco S.A (Mexixo) [nt (3+ 4)] p 51 .
(6) Nguyễn hữu thước, Nguyễn tiến cư, Đặng h.p.hiền, Đặng đình kim (viện vi
sinh vật)
Tạp chí Sinh vật học, số 2 (3) – 8/1980, tr.12 – 14.
(7) Lê Văn Lăng, Lý Kim Anh, Bùi Thanh Trúc và 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.
* 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 chẩn đoán, phát hiện bệnh; hỗ trợ trị liệu
ung thư
Ngoài ra hàm lượng protein cao nên là thức ăn giàu dinh dưỡng giúp:

- Chlorophyl (a): 0,61 – 1,15%
- Carotenoid (betacaroten = pro vitamin A) trong S. platensis chủ yếu dạng cis
trong cấu 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)
* 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
: 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

xuống trong ngày.
- Chỉ cần 2 gam Spirulina/ngày cung cấp đủ lượng beta-cartoten cần thiết giúp
cho cơ thể chống lại xerophthalmia.
- 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,…
- 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.
So sánh công thức chuẩn chế phẩm sinh học và tảo S. platensis
STT Hoạt chất Chế
phẩm
dinh
dưỡng
chuẩn
Tảo Spirulina
(tính cho 10 g
tảo)
RDA Tỷ lệ đáp ứng (%)
1 2 3 4 5
1*
2
3
4
5
Protein (g)
Vita.A (μg)
Vita.D (μg)

19*
20*
Vita.B
2
(mg)
Vita.B
3
(mg)
Vita.B
6
(mg)
Vita.B
9
(μg)
Vita.B
12
(μg)
Calcium (mg)
Magiesium (mg)
Sắt(Fe
2+
) (mg)
Kẽm( Zn
2+
)(mg)
Iod(μg)
Đồng (Cu
2+
)
Selen

1.4 -1.7mg/ >23
16 – 18mg > 9
1.6 - 2.1mg/ > 7.4
0.4mg/2.5
3 – 4 μg/1000
1g/10
0.2g/20
18mg/100
10mg/3
0.1-0.15mg/00
2.5mg/5
+
1300 Kcal/0.5
200 Kcal/1.7
2000 – 2500/1.68
Ghi chú
Chế phẩm dinh dưỡng chuẩn: theo Ntrient reference values of International
Standardization, trong codex guidelina on nutrition labeling.
R.D.A: theo U.S National Research Council – 1989
Tỷ lệ đáp ứng RDA (%) tính cho 10g tảo Spirulina (khô).
1*: FAO/WHO đã chỉ định lượng protein là 5 g.
2*: FAO/WHO không đưa ra lượng cụ thể, tùy nhu cầu mà người thiết kế dinh
dưỡng có thể ấn định.
18*,19*,20*: Tổng năng lượng (Kcal) cho một người bình thường tùy dân tộc
cân nặng và trạng thái vận động…
II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẢO S. PLATENSIS
* Quy trình sản xuất gồm 2 giai đoạn chính là:
- Nuôi cấy tảo
- Thu nhận sinh khối
A) Nuôi cấy tảo

- Cung cấp CO
2
: tối ưu khoảng 4-5% so với không khí ( có tác giả cho là 1-3%).
Việc cung cấp CO
2
với vai trò là nguồn cacbon trong quá trình quang hợp rất cần thiết.
CO
2
có thể được cung cấp băng nhiều cách khác nhau:
• .Lấy trực tiếp từ các quá trình lên men khác như lên men rượu etanol, lên
men bia v v hoặc nguồn khí thải công nghiệp.
• Sục không khí có chứa CO
2
(1-3%) kết hợp với sục CO
2
100% ngắt quãng
v v
3.Các yếu tố ảnh hưởng
a,Các yếu tố vật lý:
Ánh sáng:
Ánh sáng tự nhiên: thời gian chiếu sáng, cường độ chiếu sáng vừa phải để giúp
tảo phát triển tốt (lượng chiếu sáng trong ngày bằng 30% lượng chiếu sáng ở vùng
nhiệt đới là tốt nhất).Nếu thời gian chiếu sáng dài, cường độ gây gắt sẽ làm giảm sinh
khối tảo. Đồng thời ánh sáng cũng làm thất thoát oxygen trong ao. Hơn nữa thời gian
trong bóng tối là thời gian tảo hô hấp và đặc biệt tổng hợp protein.
Ánh sáng nhân tạo (hệ thống nuôi spirulina kín): có thể điều chỉnh đúng với nhu
cầu của tảo, giúp nó phát triển tốt. Nhưng chi phí tốn kém.
Quản lý: đối với hệ thống hở, nếu lượng chiếu sáng nhiều quá có thể che mát cho
ao bằng cách trồng cây xung quanh ao hoặc xây mái che cho ao. Đối hệ thống kín:
kiểm tra để điều chỉnh lượng chiếu sáng phù hợp bằng cách điều chỉnh hệ thống đèn.

Iron: 0,8 mg/L
Tiểu luận: Công nghệ sản xuất và Ứng dụng của tảo Spirulina Platensis
Thường xuyên đo đạc các thông số của môi trường, đề xuất các biện pháp quản lý
thích hợp.
pH thích hợp cho tảo spirulina: 8,5 -9,5. pH <5 hoặc pH >7, tảo quang tổng hợp
rất thấp.
Thiếu dưỡng chất: cụ thể là thiếu đạm đẫn đến thoái biến sắc tố lam phycocyanin,
tảo bị vàng, tế bào kiếm phát triển, năng suất thấp. Tỷ lệ K,Na phải ổn định K/Na <=5
là tốt, thiếu K tảo bị vàng…
Ảnh hưởng của kim loại nặng:
Ngoài Pb, Asenic, còn nhiều ion kim loại gây độc cho tảo theo thứ tự: Cu > Ni >
Co > Cr > Cd > Zn. Có 1 nghiên cứu cho rằng: nếu cadmi (Cd) xấp xĩ 10
-4
mol/L gây
ức chế toàn bộ sự phân chia của S. platensis.
Ảnh hưởng của các hóa chất khá: chất thải như thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, diệt
cỏ đều gây độc cho tảo.
c, Các yếu tố sinh học:
Có thể sự xâm nhập của sinh vật có hại cho bể nuôi tảo là từ nguồn nước cấp.
Động vật chân chèo (Rotifers) kích thước từ 100 - 2mm
Đôi khi một số động vật chân chèo rơi vào trong môi trường và chúng thường sử
dụng tảo làm thức ăn. Hãy nhớ rằng vào ban đêm, tảo tiêu thụ oxygen và sản sinh ra
CO
2
, khí này có tác dụng đầu độc động vật. Vì vậy, nếu bạn dừng khuấy vào ban đêm
tảo sẽ sử dụng oxygen hòa tan và do đó động vật thiếu oxygen chúng sẽ bị chết.
Cách khác để hạn chế động vật là sử dụng chúng. Dùng một lưới dài, hình túi
(mắt lưới đường kính 10m), bên trong bể và tại các góc bên phải theo hướng di chuyển
của môi trường nuôi cấy, bạn có thể với được chúng. Những động vật này là thức ăn rất
tốt cho tôm hoặc cá con.

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 bể.
Có một số loại vi khuẩn lam và tảo xanh lục gây độc cho người và động vật,
nhưng người ta có thể phát hiện ra chúng nhờ kính hiển vi và dựa trên các khóa phân
Nhóm: 08-Lớp: KS CNSH 0704-Viện Đại học Mở Hà Nội
25