Nguyễn Minh Phương Luận văn thạc sỹ khoa học


Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm bằng vi tảo



tải về 474.75 Kb.
trang2/5
Chuyển đổi dữ liệu21.08.2016
Kích474.75 Kb.
#25160
1   2   3   4   5

1.3 Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm bằng vi tảo

Tảo là thực vật bậc thấp, sống theo kiểu quang tự dưỡng, dị dưỡng hoặc tạp dưỡng. Có loại tảo có cấu trúc đơn bào, có loại mọc nhánh dài. Chúng là thực vật phù du, có thể trôi nổi ở trong nước hay móc vào các giá đỡ (loài thực vật khác). Trong số khoảng 50.000 loài tảo trên thế giới thì vi tảo chiếm đến 2/3 [90]. Nhiều loài tảo, như vi tảo còn được xếp vào nhóm VSV, tảo lam được xếp vào nhóm vi khuẩn lam. Tảo phát triển làm nước có màu sắc, thực chất là màu sắc của tảo (tảo lam Anabaena cylindrica làm cho nước có màu xanh lam, Oscilatoria rubecens làm cho nước ngả màu hồng, các loài khuê tảo Melorisa, Navicula làm cho nước có màu vàng nâu...) [16].

Trong nước thải giàu nguồn N và P là điều kiện tốt cho tảo phát triển. Nguồn CO2 có thể do VSV hoạt động thải ra trong nước, phân hủy các chất hữu cơ tạo thành và cung cấp cho tảo hoặc từ không khí.

Cơ sở sinh học của việc sử dụng một số loài tảo để xử lý nước thải là dựa vào đặc tính sinh trưởng tự nhiên của chúng. Tảo sử dụng CO2 hoặc bicacbonat làm nguồn cacbon và nguồn nitơ, photpho vô cơ để cấu tạo tế bào dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thời thải ra khí oxy. Quá trình quang hợp của tảo được biểu diễn như sau:





ánh sáng

CO2 ­ + NH4+ + PO43- Tế bào tảo mới (tăng sinh khối) + O2

Các khí oxy phân tử sinh ra làm giàu thêm hàm lượng oxy hòa tan trong nước, tạo điều kiện thuận lợi giúp vi khuẩn hiếu khí phát triển và thúc đẩy các phản ứng oxy hóa - khử trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ xảy ra nhanh hơn.

Vai trò chính của tảo và thực vật thủy sinh là khử nguồn amonium hoặc nitrat, cùng nguồn photphat có trong nước. Việc làm giảm các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước chủ yếu là nhờ một số loại vi khuẩn, tảo và thực vật khác chỉ sinh oxy và có rễ để vi khuẩn bám vào, cùng tán lá che chắn làm giảm tác động của ánh sáng mặt trời giúp vi khuẩn khỏi chết và tạo điều kiện cho chúng hoạt động tốt hơn.

Các loài vi tảo có thể làm thức ăn tự nhiên trong nuôi trồng thủy sản. Một số loài tảo có khả năng phát triển trên một số loại nước thải đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch nước thải. Cùng với các VSV khác, vi tảo giữ vai trò như máy lọc sinh học tự nhiên, trực tiếp hấp thu tất cả những sản phẩm thừa, sản phẩm sau cùng của phân huỷ hữu cơ và chuyển hoá chúng sang dạng ít độc hại hơn hoặc phân giải chúng thành những vật chất khác đơn giản và vô hại. Những loại tảo và vi khuẩn lam nước ngọt được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải chủ yếu thuộc các chi Chlorella, Spirulina, Scenedessmus…Từ nhiều năm qua đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về việc ứng dụng các loài tảo trong xử lý nước ô nhiễm. Tại Việt Nam, năm 2010, nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh đã chứng minh loài tảo Tetraselmis sp. có khả năng làm sạch nước thải nuôi tôm sú [80]. Tại Trung Quốc, năm 2009, nghiên cứu của trường Đại học Nanchang cũng đã chứng minh được khả năng xử lý nước thải đô thị rất hiệu quả của loài tảo Chlorella [47]. Năm 2010, các nhà nghiên cứu của Thụy Điển cũng chỉ ra các loài vi tảo có hiệu quả xử lý nitơ và photpho có trong nước thải rất tốt, hiệu suất xử lý nitơ đạt 60 - 80% và photpho đạt từ 60 – 100% trong các tháng của mùa hè [43].



1.4 Giới thiệu chung về tảo lam Spirulina

1.4.1 Đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào của tảo lam Spirulina

Tảo lam được xếp vào nhóm vi khuẩn lam, là loài VSV đầu tiên có khả năng quang hợp và sinh ra khí oxy được phát hiện từ hơn 3,5 tỷ năm trước [39].



Spirulina (Athrospira) platensis thuộc ngành vi khuẩn lam (Cyanophyta), lớp Cyanophyceae, bộ Oscillatoriales, họ Oscillatoraceae, chi Spirulina.

Spirulina là tảo đa bào, dạng sợi. Có hai loài quan trọng là Spirulina maximaSpirulina platensis. Chiều dài sợi tảo Spirulina có thể đạt 250 µm. Spirulina có 5 – 7 vòng xoắn, dạng lò xo không phân nhánh. Bước xoắn có chiều dài khoảng 60 µm, đường kính xoắn khoảng 35 – 50 µm [13]. Sợi tảo có khả năng tự chuyển động theo kiểu thanh trượt quanh trục của sợi. Một số hình ảnh về tảo Spirulina được minh họa trên hình 1.


§

Hình 1A. Hình ảnh về

Spirulina platensis

[Nguồn:


HYPERLINK "http://erectomaxx.com/ingredients.htm" http://erectomaxx.com/ingredients.htm]

EMBED MSPhotoEd.3



Hình 1B. Hình ảnh về

Spirulina maxima

[Nguồn: HYPERLINK "http://www.naturezadivina.com.br/loja/product_info.php?products_id=56" http://www.naturezadivina.com.br/loja/product_info.php?products_id=56]


Tế bào tảo Spirulina chưa có nhân điển hình, vùng nhân là vùng giàu axit nucleic chưa có màng nhân bao bọc, phân bố trong nguyên sinh chất. Ngoài ra, tế bào Spirulina không có không bào thực, chỉ có không bào chứa khí làm chức năng điều chỉnh tỷ trọng tế bào. Nhờ có không bào chứa khí mà Spirulina có thể nổi lên mặt nước. Mặc dù không có ty thể và mạng lưới nội chất song tế bào Spirulina vẫn có ribosom và một số thể vùi như các hạt polyphotphat, glycogen, phycocyanin, carboxysome và hạt mesosome.

Thành tế bào Spirulina có cấu trúc nhiều lớp, không chứa xenlulo mà chứa mucopolyme pectin và các loại polisaccarit khác. Màng tế bào nằm sát ngay bên dưới thành tế bào và nối với màng quang hợp thylakoid tại một vài điểm. Spirulina không có lục lạp mà chỉ chứa thylakoid quang hợp nằm rải rác trong nguyên sinh chất [7].

1.4.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa và thành phần dinh dưỡng của tảo lam Spirulina

1.4.2.1 Đặc điểm sinh lý

Tảo lam Spirulina có thể phân bố rộng rãi trong đất, nước ngọt, nước lợ, nước mặn và cả trong những suối nước nóng. Ngoài hàm lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho tảo là nguồn cacbon và nguồn nitơ, photpho, sinh trưởng của loài tảo này còn chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố vật lý như sau:

+/ Yếu tố nhiệt độ: Sinh trưởng của Spirulina đạt tối ưu ở 35 – 370C trong điều kiện phòng thí nghiệm. Spirulina phát triển rất chậm dưới 250C. Ở những nguồn nước có nhiệt độ 450C hay những suối nước nước nóng có nhiệt độ 600C vẫn thấy sự hiện diện của tảo này [82].

+/ Yếu tố ánh sáng: Tảo Spirulina ít bị chi phối bởi chu kì sáng tối. Cường độ ánh sáng thích hợp nhất cho Spirulina phát triển nằm trong khoảng 25 – 30 klux.

+/ Yếu tố pH: Spirulina phát triển trong khoảng pH từ 8,3 – 11. Tuy nhiên, pH của môi trường tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của tảo là từ 8,5 – 9. Tại khoảng pH này, nguồn cacbon vô cơ được đồng hóa nhiều nhất [30].

Chu kì phát triển của tảo Spirulina rất ngắn, thời gian thế hệ chỉ kéo dài trong 24 giờ. Tảo lam Spirulina có hai hình thức sinh sản:

+/ Sinh sản sinh dưỡng: Hình thức sinh sản này được thực hiện bằng cách đứt từng khúc trên sợi tảo;

+/ Sinh sản vô tính: Spirulina sinh sản vô tính bằng cách tạo bào tử khi điều kiện sống không thuận lợi [13].



1.4.2.2 Đặc điểm sinh hóa

Đặc điểm sinh hóa nổi bật của Spirulina là có hàm lượng protein rất cao, chiếm khoảng 50 – 70% trọng lượng của tế bào, trong khi các thực phẩm được coi là giàu đạm như đậu đỗ, thịt, phomat cũng chỉ có 20% đạm. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đạm trong Spirulina hoàn toàn không có hại. Và cũng khác với các loại đạm khác, đạm trong Spirulina rất dễ hấp thụ do các axit amin hầu như ở dạng tự do. Tỷ lệ hấp thụ đạm trong Spirulina là hơn 90% [73].

Thành phần hóa học của tảo Spirulina so với % trọng lượng khô (TLK) như sau: protein tổng số 50 – 70%; gluxit 13 – 16%; lipit 7 – 8%; axit nucleic 4,29%; chlorophylla 0,76%; carotenoit 0,23%; tro 4 – 5%. Tuy nhiên, thành phần sinh hóa của tảo Spirulina thay đổi tùy thuộc vào điều kiện nuôi trồng [13].

Protein của tảo Spirulina chứa hầu hết các loại axit amin thay thế và không thay thế, tỉ lệ của các axit amin này khá cân đối. Tổ chức lương thực thực phẩm thế giới (FAO) đã công nhận loại tảo này là nguồn thực phẩm chức năng bổ sung cho người rất tốt [17]. Trong số các axit amin trong tảo có 4 loại axit amin không thể thay thế quan trọng sau: lyzin, methionin, phenylanalin, tryptophan (là nguyên liệu gốc để tổng hợp vitamin B3). Không chỉ cung cấp các axit amin không thể thay thế, tảo Spirulina còn là nguồn cung cấp các axit béo không bão hòa quan trọng mà cơ thể không thể tự tổng hợp được, trong đó đặc biệt quan trọng là các axit γ –linolenic khiến cho Spirulina trở thành một loại thực phẩm có giá trị chống suy dinh dưỡng và chống béo phì. Các carotenoit chính ở Spirulina là oscillaxanthin, mycoxanthophyll, zeaxanthin, hydro-echinenon, β-carotene, β-crytoxanthin, echinenon. Các lipit chủ yếu của Spirulina là mono-di-galactosyldiglycerrid và phosphatidyglycerol [7].

Đặc biệt, tảo Spirulina là loại thực vật chứa hàm lượng β-carotene (tiền Vitamin A) cao nhất, gấp 10 hàm lượng β-carotene có trong cà rốt, được biết đến như loại rau quả thông dụng giàu β-carotene nhất trong thực phẩm hàng ngày [35]. β-carotene trong Spirulina là chất chống ôxy hóa mạnh nhất, giúp tiêu diệt các gốc tự do là nguyên nhân của bệnh tật và gây chết. Dùng liều cao β-carotene trong khẩu phần dinh dưỡng hàng ngày sẽ phòng chống rất hiệu quả các dạng ung thư [42].

Tảo Spirulina còn có vitamin thuộc nhóm B – loại vitamin rất cần thiết cho hoạt động của các cơ, hệ tiêu hóa, rất tốt cho mắt, gan, da, vòm miệng, tóc, giúp điều hòa hệ thần kinh, điều chỉnh lượng cholesterol trong máu. Trong tảo Spirulina còn có sắc tố màu lam phycocyanil, không tồn tại trong bất kỳ thực phẩm nào khác. Phycocyanil giúp ổn định quá trình trao đổi chất và tăng cường hệ miễn dịch, hỗ trợ hoạt động của gan trong các trường hợp phải điều trị bằng nhiều loại thuốc. Kết hợp cùng với các vitamin, phycocyanil được sử dụng trong điều chế các dược phẩm điều trị ung thư [74].



1.4.2.3 Thành phần dinh dưỡng

Năm 1964, nhà thực vật học người Bỉ đã phát hiện ra một bộ tộc thổ dân ở châu Phi có nhiều người già ở tuổi bách niên, hơn nữa họ hầu như không đau ốm, trong khi tuổi thọ trung bình của người dân châu Phi thời đó chỉ là 35. Nguyên nhân là do trong khẩu phần ăn hàng ngày của bộ tộc đó đều có một loại bánh màu xanh, hình thù tương tự như bánh mỳ dẹt. Những chiếc bánh này được làm từ loại rong vớt trên mặt hồ và sau đó được sấy khô dưới nắng. Loại tảo đó chính là Spirulina platensis [72]. Hai mươi năm sau, 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 ở nhiều nước khác trên thế giới như Mỹ, Nhật, Canada, Mehico, Đài Loan…

Là một loại tảo quang tự dưỡng, Spirulina sử dụng CO2 và đồng hóa nitơ chủ yếu ở dạng NO3- và nhiều dạng nitơ khác như NH4+, NO2-, (NH2)CO dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Các thành phần dinh dưỡng trong tảo gồm có:

- Dinh dưỡng cacbon: Nguồn cacbon được sử dụng để nuôi cấy tảo Spirulina là CO2 và NaHCO­­­3. Spirulina phát triển thuận lợi ở môi trường có HCO3- hơn CO­32-. Khi tiến hành sục khí CO­2 vào môi trường nuôi cần phải kết hợp với cung cấp muối bicacbonat để tạo pH thích hợp cho tảo phát triển. Trong thực tế nuôi trồng Spirulina, người ta thường bổ sung 16,8g/l NaHCO­3 và sục khí CO­2 1%, ở nhiệt độ 33-350C, cường độ ánh sáng 25 klux. Ngoài ra, tế bào tảo Spirulina platensis có thể sinh trưởng theo kiểu tạp dưỡng do có khả năng sử dụng đồng thời cacbon hữu cơ và vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng [23].

- Dinh dưỡng nitơ: Các muối nitrat là nguồn nitơ thích hợp cho tảo Spirulina phát triển. Hàm lượng nitrat cho vào môi trường phải lớn hơn 100 mg/l. Urê cũng là nguồn nitơ thông dụng với nồng độ thường được sử dụng là 1,5 mg/l. Ngoài ra, axit nitric cũng được sử dụng làm nguồn nitơ cho tảo Spirulina nhưng ở nồng độ thấp [13].

- Dinh dưỡng photpho: Photpho được tế bào tảo sử dụng để tổng hợp ATP, axit nucleic và các hợp chất cấu tạo khác. Năng suất của tảo Spirulina đạt tối đa ở nồng độ photpho là 90 – 180 mg/l sau 14 ngày [21]. Nếu thiếu hoàn toàn photpho trong môi trường nuôi, quang hợp của tảo Spirulina giảm sau 14 ngày, còn sinh trưởng giảm sau 5 ngày [23].

- Dinh dưỡng khoáng: là nguồn dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo.

+/ Tảo Spirulina rất ưa muối. Trong môi trường ưu trương, hàm lượng kali có thể lên tới 5 g/l và natri có thể lên tới 18 g/l. Trong nuôi trồng tảo Spirulina, cần chú ý đến tỉ lệ K/Na phải nhỏ hơn 5. Nếu tỉ lệ này lớn hơn 5, tảo sẽ bị chậm phát triển hoặc cấu trúc tảo sẽ bị phá vỡ.

+/ Mg đóng vai trò tương tự như photpho trong việc tổng hợp các polyphotphat. Canxi không ảnh hưởng rõ đến sinh trưởng của tảo.

+/ Fe ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và hàm lượng protein trong tảo. Tảo Spirulina có thể sinh trưởng bình thường trong giới hạn nồng độ sắt khá rộng, từ 0,55 – 56 mg/l môi trường [21].

+/ Các nguyên tố vi lượng khác như Zn, Cu, Mn….không ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng protein, nhưng có ảnh hưởng tới một số thành phần vitamin của tảo Spirulina [13].

Nhờ những đặc điểm về sinh hóa và thành phần dinh dưỡng mà tảo Spirulina được coi là nguồn thực phẩm bổ sung rất tốt để chăm sóc và tăng cường sức khỏe cho con người ở mọi lứa tuổi. Bắt đầu từ việc đưa tảo Spirulina vào khẩu phần dinh dưỡng không thể thiếu cho các phi hành gia vũ trụ, các nhà thám hiểm và các lực lượng tác chiến cơ động trong quân đội, từ những năm 1980 đến nay, tảo Spirulina đã trở nên rất thông dụng trên toàn thế giới. Sau hơn 50 năm được sản xuất công nghiệp, Spirulina vẫn được coi là sản phẩm an toàn, sử dụng nhiều nhất trong nhóm bổ sung dinh dưỡng. Loài tảo này đang được nghiên cứu để sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm làm thức ăn bồi bổ sức khỏe, làm thuốc điều trị suy dinh dưỡng, thực phẩm chống béo phì. Axit béo gamma linolenic (GLA) chứa trong tảo Spirulina rất cần thiết cho sức khỏe. Hiện nay các sản phẩm chứa Spirulina đã có mặt rộng rãi trên thị trường như bột dinh dưỡng Enalac, Linafort, Supermilk…Ngoài dạng thực phẩm quen thuộc, tảo Spirulina còn có mặt trên thị trường dưới dạng dược phẩm như Linavina (Mekophar), viên bọc đường hoặc viên nang dùng bổ sung dinh dưỡng cho những người cần cung cấp protein khi đang điều trị viêm gan, xơ gan, tiểu đường hoặc loét dạ dày. Hình 2 minh họa một vài hình ảnh về Spirulina platensis trên thị trường dưới dạng dược phẩm.


EMBED MSPhotoEd.3 §

[Nguồn: HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Spirulina_(dietary_supplement)" http://en.wikipedia.org/wiki/Spirulina_(dietary_supplement)]



[Nguồn:


HYPERLINK "http://www.la-boutique-bio.com/specials.php" http://www.la-boutique-bio.com/specials.php]


Hình 2. Hình ảnh về Spirulina platensis trên thị trường dưới dạng dược phẩm
Theo số liệu của Tổ chức Y tế Thế giới WHO, tảo Spirulina có thể giúp con người phòng chống ít nhất là 70% các loại bệnh. Chính vì vậy, tảo Spirulina đã được EC khuyến cáo, được WHO và Bộ Y tế của nhiều quốc gia trên thế giới công nhận không chỉ là nguồn thực phẩm sạch mà còn là giải pháp cho phòng và điều trị một số bệnh của thế kỉ 21 [88].

1.4.3 Tình hình nghiên cứu tảo lam Spirulina

1.4.3.1 Tình hình nghiên cứu tảo lam Spirulina trên thế giới

Năm 1974, DIC – một tập đoàn hóa chất lớn của Nhật Bản đã bắt đầu tập trung nghiên cứu tảo Spirulina. Đây là tập đoàn đầu tiên đã thành công trong việc nuôi trồng Spirulina ở qui mô công nghiệp và thương mại hóa tảo Spirulina trên thế giới [35]. Ngày nay, với 3 trang trại nuôi trồng tại Mỹ, Trung Quốc và Thái Lan, tập đoàn DIC đã nuôi trồng và sản xuất tảo Spirulina với sản lượng hàng năm lên đến 900 tấn. Năm 1979, tại Mỹ, tập đoàn Earthrise cũng đã nghiên cứu và đưa Spirulina đến với thị trường thực phẩm thiên nhiên. Sau đó, vào năm 1982, Earthrise xây dựng trang trại nuôi trồng Spirulina đầu tiên tại Mỹ. Cho đến nay đây là trang trại nuôi trồng Spirulina lớn nhất trên thế giới [86].

Không chỉ được biết đến như một nguồn thực phẩm chức năng trên thế giới, khả năng xử lý môi trường của tảo lam Spirulina đã được nghiên cứu tại nhiều nước. Năm 2000, tại Malaysia, Spirulina được ứng dụng trong xử lý nước thải từ nhà máy sản xuất dầu cọ [57]. Năm 2003, tại Thái Lan, khả năng làm sạch nước thải ao nuôi tôm của Spirulina cũng đã được chứng minh [32]. Tại Nhật Bản, cùng với chủng vi khuẩn tía Rhodobacter sphaeroides và một chủng Chlorella sorokiniana, tảo lam Spirulina cũng được nghiên cứu để ứng dụng trong xử lý nước thải giàu hàm lượng hữu cơ. Hiện nay, việc áp dụng kỹ thuật ADN tái tổ hợp và công nghệ gen để chuyển gen vào tảo Spirulina đang được tiến hành ở Nhật Bản nhằm tạo ra những chủng giống tảo có đặc tính mong muốn là một hướng đầy triển vọng trong việc sử dụng tảo này trong xử lý một số loại nước thải [53]. Các nhà khoa học tại Mehico đã nghiên cứu sử dụng Spirulina để loại bỏ NH4+ và PO43- trong nước thải chăn nuôi lợn có hiệu quả [55]. Năm 2010, Spirulina cũng được các nhà khoa học Tây Ban Nha chứng minh có khả năng xử lý nước thải ô nhiễm nitơ và photpho một cách có hiệu quả [34].

Ngoài ra, cũng có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng sử dụng tảo lam Spirulina loại bỏ một số kim loại nặng trong nước thải. Năm 2006, công trình nghiên cứu tại Trường Đại học Goana, Italia về khả năng của tảo lam Spirulina trong việc loại bỏ đồng trong nước thải cũng đã được công bố [62]. Năm 2007, Trường Đại học Iowa, Mỹ cũng đã công bố khả năng hấp thụ thủy ngân của chủng Spirulina platensis [28]. Spirulina cũng được chứng minh có hiệu suất hấp thụ cadimi trong nước rất tốt [60, 51].



1.4.3.2 Tình hình nghiên cứu tảo lam Spirulina tại Việt Nam

Từ cuối những năm 1970, tảo Spirulina được sản xuất đại trà ở một số nước như Mỹ, Nhật Bản, Mêhicô, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Đài Loan, Cuba và Việt Nam.

Ở nước ta, tảo Spirulina được nhập nội từ Pháp năm 1972. Nó đã trở thành một đối tượng nghiên cứu sinh lý, sinh hoá, tại Viện Sinh Vật học (nay là Viện Công nghệ Sinh học) do cố Giáo sư Nguyễn Hữu Thước chủ trì. Những nghiên cứu về tác động của ánh sáng, nhiệt độ, pH đã cho phép đẩy nhanh quá trình thích ứng của tảo này với điều kiện khí hậu của Việt Nam. Một môi trường dinh dưỡng rẻ tiền, thích hợp cho tảo này cũng đã được đưa ra dựa trên những nghiên cứu về tác động của các nguyên tố khoáng lên sinh trưởng và quang hợp của tảo Spirulina. Sử dụng các môi trường này tảo Spirulina đã được đưa vào nuôi trồng thử nghiệm đại trà tại Hà Nội, Bình Thuận, Bến Tre, Thành phố Hồ Chí Minh với một kỹ thuật bổ sung môi trường trong nuôi trồng đại trà đã được thiết lập [10]. Trong khoảng thời gian 1981 – 1985, nuôi trồng Spirulina ở quy mô lớn tại suối nước khoáng Vĩnh Hảo giàu bicacbonat và các chất khoáng khác, có nhiệt độ cao, gió và ánh sáng quanh năm đã được tiến hành với quy mô ban đầu là 60 bể (mỗi bể 45m3) với năng suất 8 – 10g khô/m2/ngày. Cũng trong thời gian này, hàng loạt nghiên cứu ứng dụng sinh khối Spirulina cho gia cầm, cá, vịt, ong, tằm cũng đã được thực hiện.

Vào đầu thời điểm những năm 1980s, ở Thuận Hải hai sản phẩm Spirulina - “Linavina” và “Lactogyl” đã có mặt trên thị trường được dùng làm thuốc bổ dưỡng. Các bệnh viện Thống Nhất, Bệnh viện phụ sản Từ Dũ, Bệnh viện tỉnh Thuận Hải, Trung tâm dinh dưỡng trẻ em thành phố Hồ Chí Minh cũng tiến hành thử nghiệm sử dụng sinh khối Spirulina trong phòng chống suy dinh dưỡng ở trẻ em và người già [11, 21]. Trong giai đoạn 1986 – 1990, diện tích nuôi trồng Spirulina ở Thuận Hải được nâng lên 5000m2 với sản lượng đạt được 6 tấn khô/ năm, giá bán 10 – 12 USD/ 1kg.

Những nghiên cứu sâu về nguồn cacbon và công nghệ sử dụng CO2 trực tiếp (không qua phối trộn khí) đã được thử nghiệm thành công tại hai cơ sở nuôi trồng tảo này ở Bến Tre và Đồng Nai. Hàng loạt công trình nghiên cứu nhằm đánh giá tổng quát hàm lượng các chất có hoạt tính sinh học của Spirulina cũng đã được các nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu. Nhằm tận dụng nguồn nước biển, nước lợ cho khả năng sản xuất Spirulina trong tương lai nên những nghiên cứu về khả năng chống chịu muối NaCl của tảo này cũng đã được nghiên cứu. Khả năng sử dụng nước khoáng Đắc Min (tỉnh Đắc Lắc) để sản xuất đại trà tảo Spirulina với công nghệ thích hợp cũng đã được quan tâm nghiên cứu trong giai đoạn này [7]. Một quy trình công nghệ tách chiết sắc tố lam từ Spirulina để ứng dụng cho bệnh nhân ung thư và tai, mũi, họng cũng đã được hoàn chỉnh. Chế phẩm “Phycobleu” đã được trường Đại học Y khoa Hà Nội thử độc tính và dùng thử nghiệm cho bệnh nhân tại Viện Tai Mũi Họng Hà Nội [21].

Sinh khối của tảo lam Spirulina dùng để tách chiết các chất có hoạt tính sinh học có giá trị dinh dưỡng làm thực phẩm chức năng cho người và động vật, nguồn phân bón sinh học và vai trò của nó trong xử lý môi trường cũng đã được đi sâu nghiên cứu [7]. Khả năng nuôi trồng tạp dưỡng, ảnh hưởng của một số nguồn cacbon hữu cơ (như glucose, fructose, galactose, saccarose, L-arginine, axetat natri) lên sự sinh trưởng của tảo lam S. platensis cũng như quang hợp và sinh trưởng của tảo này trong điều kiện thiếu nitơ, phốtpho và kali đều đã được nghiên cứu. Các kết quả thu được cho thấy các điều kiện nêu trên đã ảnh hưởng rất rõ rệt lên tốc độ quang hợp, sinh trưởng cũng như hàm lượng sắc tố của S. platensis [26]. Các nguồn phế thải hữu cơ như rỉ đường, nước thải ươm tơ, phế thải công nghiệp rượu bia cũng đã được thử nghiệm để nuôi thu sinh khối tảo này [23]. Hướng nghiên cứu này có triển vọng rất to lớn vì vừa bảo đảm làm sạch môi trường vừa hạ giá thành sản phẩm, đồng thời rất có ý nghĩa về mặt sinh thái môi trường. Tất nhiên, vấn đề về kỹ thuật và công nghệ của hướng nghiên cứu này cần được tiếp tục nghiên cứu.

Ngoài ra, hoạt tính sinh lý của dịch tảo S. platensis lên sinh trưởng của lúa ở giai đoạn nảy mầm, lên sự ra rễ của cành giâm Đậu xanh và Đậu cô ve cũng đã được nghiên cứu [3]. Nghiên cứu dịch chiết phycoxianin từ tảo lam S. platensis và ứng dụng của nó trên chuột thuần chủng BAL/C để hạn chế sự phát triển tế bào ung thư của mô liên kết180 khoảng 70-80% đã được công bố [14].

Ứng dụng của vi tảo trong sản xuất thức ăn cho ấu trùng một số loài tôm cũng đã được nghiên cứu với chất lượng luôn ổn định, giá thành của chế phẩm có thể chấp nhận được [10].

Triển vọng sử dụng nước biển và nước lợ cho nuôi trồng đại trà Spirulina ở nước ta trong tương lai cũng đã được đề cập thông qua các nghiên cứu sử dụng nguồn nước biển để nuôi trồng tảo này cũng như ảnh hưởng của các nồng độ NaCl khác nhau lên các đặc điểm sinh lý, sinh hoá của tảo lam Spirulina cũng đã được tiến hành nghiên cứu [4]. Nghiên cứu các phương pháp chuyển gien trên đối tượng tảo Spirulina để tiến tới áp dụng thành công kỹ thuật ADN tái tổ hợp trong việc tạo ra dược các chủng tảo lam có những đặc tính mong muốn cũng đã được công bố [5, 20].

Nghiên cứu tảo lam Spirulina của Nguyễn Thị Kim Hưng (Trung tâm Dinh dưỡng trẻ em TP. Hồ Chí Minh) và cộng sự với đề tài "Nghiên cứu sản xuất và sử dụng thức ăn có tảo Spirulina trong dinh dưỡng điều trị" đã đạt giải nhì trong hội thi sáng tạo kĩ thuật cấp thành phố năm 1998. Năm 2009, tại Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc, đề tài “Nghiên cứu nuôi Spirulina platensis bằng phương pháp kín sạch thành thức uống dùng tươi có giá trị dinh dưỡng và chức năng” của Lê Chiến Phương (Viện Sinh học Nhiệt đới TP.Hồ Chí Minh) cũng đã được công bố.

Năm 2008, công ty Cổ phần hỗ trợ và phát triển công nghệ DETECH cũng đã phối hợp cùng các nhà khoa học của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam sản xuất thành công 5 sản phẩm từ tảo Spirulina là Spir@. Loại sản phẩm này đã được Cục An toàn vệ sinh thực phẩm - Bộ Y tế cấp phép lưu hành trên thị trường [89].

Sinh khối của tảo lam Spirulina không chỉ được nghiên cứu dùng để tách chiết các chất có hoạt tính sinh học có giá trị dinh dưỡng làm thực phẩm chức năng cho con người và động vật mà vai trò quan trọng trong xử lý môi trường của tảo lam Spirulina cũng được đi sâu nghiên cứu. Tảo lam Spirulina đã được sử dụng trong xử lý nước thải giàu amoni từ một số nguồn phân hoá học trong trồng trọt ở Việt Nam để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm giá thành sản phẩm từ Spirulina [14]. Ngoài ra, các thử nghiệm nuôi trồng tảo này bằng nguồn nước thải ươm tơ tằm, nước thải của nhà máy phân đạm, nước thải từ hầm biogas….đã được triển khai, ngay cả các nguồn phế thải hữu cơ như rỉ đường, phế thải công nghiệp rượu bia cũng đã được thử nghiệm để nuôi trồng và thu sinh khối tảo này [23]. Nhiều cơ sở nuôi trồng, sản xuất và chế biến các sản phẩm từ tảo Spirulina đã được thành lập với công nghệ nuôi tảo trên các bể nông xây bằng xi măng sử dụng khí CO2 của công nghệ tạo nguồn cacbon, nguồn CO2 trực tiếp lấy từ các nhà máy bia, cồn, rượu…nén hóa lỏng vào bình chứa. Đó là các cơ sở như Vĩnh Hảo (Bình Thuận), Châu Cát, Suối Nghệ (Đồng Nai), Đắc Min (Đắc Lắc) [89].

Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ở Việt Nam nói chung và đặc biệt môi trường xung quanh các làng nghề truyền thống nói riêng đang bị ô nhiễm ở mức báo động, việc sử dụng VSV và vi tảo lam Spirulina để xử lý môi trường là hoàn toàn có thể áp dụng được, có tính khả thi cao [5]. Tuy nhiên, giá thành xử lý sẽ cao do chi phí cho các thiết bị để lắp đặt, xây dựng hệ thống các bể xử lý nước thải lớn….Trong bối cảnh trên, nếu chúng ta tạo chọn được các chủng tảo lam Spirulina có khả năng tổng hợp cao các chất có hoạt tính sinh học (như chất dẻo sinh học) bằng các tác nhân vật lý như UV, tia phóng xạ có liều thấp, các chất gây đột biến nhân tạo cũng như các kỹ thuật di truyền và sau đó sử dụng chính các chủng tảo này để xử lý nước thải, đồng thời thu sinh khối tảo để khai thác các chất có hoạt tính sinh học là một hướng đi đúng, có tính khả thi cao. Việc kết hợp xử lý nước thải của các làng nghề truyền thống giàu tinh bột bằng VSV và tảo lam Spirulina kết hợp với việc tách chiết các chất có hoạt tính sinh học như chất dẻo sinh học từ sinh khối tảo sẽ làm giảm giá thành xử lý, có tính khả thi cao và có ý nghĩa cả về mặt khoa học và thực tiễn.



tải về 474.75 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương