Nuôi trồng Tảo Spirulina

Vũ Thà Trung tâm Côn Đại học Qu lamvt@v Nuôi trồng T Hà nội, 1 nh Lâm g nghệ Sinh học ốc gia hà nội nu.edu.vn ảo Spirulina 7/10/2006 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 đây, 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 của 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 thức 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 mắc 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 phần 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 tốt 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 đó 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 hậu. 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 nhiều 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 chết 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 liền 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 tạo 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 thiết 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 bện 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 đó 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 bơi 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 nhằm 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 dụng 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 - Môi trường nước cần được khuấy đều liên tục. Các chất dinh dưỡng cần được cung cấp là phospho, nito và sắt cùng với các chất khoáng khác, các chất này được cung cấp thông qua muối biển. Bạn nhớ phải bổ xung nguồn carbon vì 47% trọng lượng khô của Spirulina là hợp chất carbonhydrate. - Dưới điều kiện tối ưu Spirulina có thể tăng gấp đôi khối lượng và thể tích sau 24 h. - Bạn có thể xây dựng các trang trại gia đình với quy mô từ 10 – 50 mét vuông, các trang trại thủ công tới 300 mét vuông, trang trại thương mại tới 1 hecta và các trang trại quy mô công nghiệp lớn với sản lượng thu được từ 100 – 500 kg hoặc 1 tấn sinh khối trên ngày. Hệ thống bể nuôi tảo Một vấn đề lớn với các bể là: loại vật liệu gì được sử dụng để làm thành bể và đáy bể, kích thước của thành bể bao nhiêu? Câu trả lời không hề đơn giản Thiết kế bể được chứng minh là phù hợp tối đa thuộc loại bể hình chữ nhật có góc vòng cung. Kiểu thiết kế này áp dụng cho các bể có diện tích từ 1 mét vuông tới hiện tích 5 hecta. Hãy nhớ rằng: cứ mỗi diện tích rộng 1 mét vuông cung cấp đủ dinh dưỡng cho 1 đứa trẻ trong ngày. 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 nằm bên dưới cột nước vì tại đó 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 loại được sử dụng trong sử lý rác thải cũng có thể được sử 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 bằng bê tông hoặc plastic lớn với cơ chế khuấy hiệu qủa hơn, điều khiển được ánh sáng và nhiệt độ nếu 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, được bơm khí và nuôi dưới ánh sáng mặt trời bởi vì chúng không thể tạo ra được sản lượng sinh khối Spirulina lớn cần thiết. Ở đây chúng ta cũng không bàn thảo về vấn đề kinh phí xây dựng các bể nói trên vì chúng dao động tuỳ theo mỗi nước. Chú ý! Nếu vùng đất nơi bạn định xây bể có mối, thì không nên làm bể bằng plastic, vì chúng dễ bị mối ăn. Chúng ta phải xây bể bằng bê tông, hoặc gạch 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. Tất nhiên bạn không cần đầu tư qúa mức như ở các viện nghiên cứu mà chỉ cần có các thiết bị và hoá chất cơ bản cho nghiên cứu vi sinh là được. Một số dụng cụ hóa chất dùng trong phòng thí nghiệm Đó là: một chiếc cân có thể đo được trọng lượng tới 1 mg, 2 chiếc cân đo được giới hạn trọng lượng từ 100 gam cho tới 5 hoặc 10 kg, 1 chiếc kính hiển vi có độ phóng đại từ 25 – 800 lần, máy đo pH, nhiệt kế, một máy đo cường độ ánh sáng biên độ hoạt động từ 100 – 100000 lux, một đĩa Secchi dùng để đo độ trong, ít nhất là hai chiếc bơm điện dùng cho bể nuôi cá, 1 bể chứa có dung tích từ 50 – 100 lít để tạo ra môi trường nuôi cấy, túi bóng plastic có van và đầu nối chữ T, hệ thống lọc nước và các đồ thủy tinh khác như chai, lọ, đèn cồn,…Hãy chú ý rằng chúng ta cần có ít nhất 2 chiếc nhiệt kế vì khả năng 1 trong chúng có thể vỡ. Điện năng tối thiểu cho một hệ thống với diện tích 100 mét vuông là 250W, dòng điện một chiều 12V. Không có phòng thí nghiệm nào cần tới nguồn 110 hoặc 220V. Đây là nguồn năng lượng nhỏ- đủ để chạy một phòng thí nghiệm và các cánh quạt khuấy trong bể. Cần có một chiếc bơm nước để bơm và thu hoạch sinh khối khi bể có nhiều hơn 2 mét khối nước. Thiết bị này có thể chạy nhờ năng lượng mặt trời. Sau đây là công thức môi trường dùng để nuôi cấy Spirulina STT Loại hóa chất Hàm lượng (g/l) 1 Natri bicarbonate 8 2 Muối biển chưa tinh lọc 5 3 Kali nitrat 2 4 Di kali sulphat 1 5 Monoammonium phosphate 0.08 6 Magie sulphat 0.16 7 Vôi (canxi carbonate) 0.020 8 Ure 0.015 9 Sắt sulphate (tinh thể) 0.005 Giống tảo cần được đặt mua tại các bảo tàng giống tảo có uy tín, cách giữ và duy trì giống chủ động cho sản xuất cần được đề cập đến. Tôi xin giới thiệu tới các bạn một địa chỉ tại Việt nam có cung cấp giống và tư vấn xây dựng 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 (Greenhouse) Mô tơ vận hành các cánh khuấy 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. Xây dựng bể, lắp đặt các cánh khuấy và mô tơ. Chuẩn bị các chủng tảo và nhân giống chúng từ trong phòng thí nghiệm. Phải chuẩn bị ít nhất 100 lít chủng giống. Tiếp theo đó, chúng ta hãy chọn lựa môi trường nuôi cấy – ít tốn kém nhất và các nguồn hóa chất phải dễ nhập. Nếu bể của bạn có kích thước lớn hơn 10 mét vuông, bạn cần “rào” bằng chất liệu nylon, plastic hoặc bê tông và lắp đặt các máy bơm khuấy. Lý do ư? Hãy nhớ rằng ánh sáng mặt trời qúa mạnh có thể phá 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 khi thu hoạch phải bớt lại ít nhất 1/5 thể tích bể. Ngoài ra, để tránh sốc pH và sự thay đổi áp suất thẩm thấu quá đột ngột, ta phải bổ xung môi trường nuôi cấy mới với từng lượng nhỏ theo chu kỳ 12 h một lần. Công thức đơn giản nhất để tiến hành xây dựng bể thủ công là: sàn bằng bê tông, khung gỗ và che chắn bằng vật liệu plastic. Nhiệt độ nước cần được kiểm tra 2 lần trong ngày. Tốt nhất là ghi lại được nhiệt độ từng giờ nếu bạn có thiết bị ghi tự động. Hãy nhớ rằng nhiệt độ phải được duy trì không cao hơn 41 độ C và không thấp hơn 21 độ C trong suốt cả ngày. Giá trị pH tối ưu là 9,5 song thường trong các bể nuôi nó dao động từ 10 – 10,5. Vào buổi chiều do quang hợp mạnh nên pH có thể tăng lên tới 11,5. Nhưng vào ban đêm do qúa trình hô hấp, chuyển hóa carbonhydrate thành protein,…và giải phóng CO2 vào trong nước nên pH lại trở về mức 10,0 – 10,5 vào buổi sáng hôm sau. Thu hoạch Thu hoạch Spirulina Làm khô Spirulina trên cát Hệ thống làm khô Spirulina nhờ năng lượng mặt trời Thu hoạch được thực hiện bằng cách lọc qua màng polyester, đường kính mắt lưới 30µm. Thiết bị lọc được đặt nghiêng chút ít để có thể tiến hành lọc được liên tục đồng thời rửa và vớt. Sau đó chuyển chúng qua qua giai đoạn vắt nước bằng máy vắt, ép hoặc nhờ màng rung cho nước chảy bớt xuống. Bánh tảo sau đó được cắt ra thành từng miếng, khúc nhờ dao; sau giai đoạn này nước vẫn chiếm 70-80%. Trong giai đoạn này Spirulina do chứa nhiều đạm nên chúng dễ bị vi khuẩn tấn công và lên men tạo ra các sản phẩm không mong muốn chỉ trong vài giờ- tuỳ thuộc vào nhiệt độ. Đó là lý do tại sao người Aztecs và Kanembous đã nghĩ ra cách đổ sinh khối vào các bể cát chúng bị cát hút nước và lõm xuống cát. Nhờ có cát nóng dưới ánh sáng mặt trời chúng sẽ trở nên khô chỉ sau 4-5 h, như vậy có thể chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn. Tuy vậy, việc phơi trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời lại có thể gây ra phá hủy diệp lục và làm giảm hàm lượng 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 tiếp theo trải nhẹ lên các khung bằng kim loại hoặc bằng gỗ rồi đưa vào trong các hộp để làm khô. Hộp làm khô có kích thước các lỗ vào và ra bằng nhau cho phép không khí lưu thông được dễ dàng. Người ta có thể cải tiến hiệu qủa bằng cách gia nhiệt không khí ở bên dưới tấm kính hoặc bạt plastic trước khi cho chúng vào hộp làm khô…. Thưởng thức thực phẩm hỗn hợp khô Spirulina ép khô với ngũ cốc Hỗn hợp Spirulina khô Các trang trại nông nghiệp thương mại ngày nay sản xuất ra khoảng 30-500 tấn Spirulina mỗi năm nhờ sử dụng máy làm khô, những ưu điểm và nhược điểm của thiết bị này chúng tôi đã mô tả. Và chúng tôi muốn đề cập tới một thiết bị mới có khả năng sản xuất ra thực phẩm do hãng Aztecs và Kanembous chế tạo mà không cần tới các máy móc giá thành cao và tiêu thụ nhiều năng lượng. Thiết bị làm hỗn hợp khô Spirulina Bánh tảo chứa khoảng từ 70-80% nước và bạn phải vắt chúng để chỉ còn hàm lượng nước từ 3-7% độ ẩm tổng số để tránh cho sản phẩm không bị lên men và do đó chúng mới có giá trị cao. Điều này có thể thực hiện được một cách đơn giản bằng cách trộn bánh tảo với một lượng ngũ cốc khô, chưa chế biến như lúa mì, ngô, thóc, hạt kê, lúa mạch hoặc yến mạch,… Ví dụ, để có 5 gam Spirulina khô, cần có 26,3 ml bánh tảo, có trọng lượng 25 gam. Trộn ngũ cốc khô với bánh tảo theo tỷ lệ thể tích 10:1, như vậy bạn cần có 263 ml bột mì, có trọng lượng 110 gam. Vì vậy, hỗn hợp gồm 25 gam bánh tảo cộng với 110 gam bột. Bột chứa 396 kcal năng lượng và 10% protein, cũng chứa 11 gam protein. Một trẻ em từ 4-6 tuổi cần 1000 – 1700 kcal/ngày, vì vậy hỗn hợp này cung cấp được tới 40% năng lượng và 14,25 gam trong tổng số 15,39 gam protein cần thiết. Bằng cách điều chỉnh hỗn hợp theo thời gian và nhiệt độ của bột khô, người ta có thể đạt được các mức cân bằng năng lượng và protein cần thiết khác cho trẻ em ở các lứa tuổi khác nhau trong khi sản phẩm có độ ẩm cuối cùng đạt từ 3-7%. Chúng tôi thấy rằng đã có thiết bị hoàn hảo phù hợp cho việc tạo ra sản phẩm hỗn hợp khô Spirulina đó là máy trộn đa bánh lái quay ngược, hai trục được chế tạo bởi công ty Ingeniorfirmaet Halvor Forberg, ở Larvik, Na- uy. Thiết bị này được chế tạo theo nhiều kích cỡ khác nhau, chúng được vận hành bởi các mô tơ điện. Cũng có thể cho máy chạy bằng xăng tại những nơi không được cung cấp điện. Đối với hỗn hợp Spirulina-ngũ cốc, đầu tiên cho bột mì vào máy. Điều này được thực hiện nhờ nguồn nhiệt ở bên dưới máy, trong khi các cánh quạt đang quay. Qúa trình này không chỉ phá vỡ tinh bột mà còn làm giảm độ ẩm trong bột mì thực tế tới 0. Khi trộn bánh tảo ướt vào bột mì nóng (khoảng 85 độ C) phần nhiệt còn lại trong bột mì sẽ bị hấp thụ nhanh chóng và qúa trình khử trùng pasteur xảy ra. Hiệu qủa của thiết bị này rất cao chỉ sau 10 giây đã tạo thành sản phẩm hỗn hợp khô. Nhiệt độ của hỗn hợp giảm xuống chút ít. Sản phẩm dưới dạng bột sau đó có thể đem đóng bánh và bảo quản trong túi plastic, chống giảm dinh dưỡng do oxy hóa cho đến khi sử dụng. Từ sản phẩm này chúng ta có thể chế ra súp và nước sốt một cách đơn giản là hòa với nước sôi hoặc giắc lên trên thức ăn khác. Hỗn hợp khô có mầu xanh xám, trong nước hoặc khi nấu xong chúng có màu xanh o – liu. Một khả năng khác để thu nhận được hỗn hợp khô với hàm lượng nước chỉ còn 40% là chạy hỗn hợp thông qua một máy làm mì dẹt (noodle) và cuối cùng phơi dưới ánh sáng mặt trời hoặc trong lò. Vấn đề và cách giải quyết Những khó khăn nào thường nảy sinh trong qúa trình nuôi trồng Spirulina? Chúng ta thường không điều chỉnh nhiệt độ và ánh sáng trừ phi chúng qúa cao, để che phủ bể hoặc bổ xung nước (với sự cân bằng muối khoáng cần thiết để không làm cho tảo bị stress). Spirulina sản xuất ra đường (carbohydrate hoặc saccharide) trong suốt qúa trình chúng quang hợp. Khi nồng độ các chất này trở nên dư thừa trong cơ thể, chúng sẽ tiết ra môi trường. Vì những chất đường nhầy nên khi sợi tảo trườn lên tạo ra khối nhầy. Điều này có thể làm hỏng quá trình nuôi cấy vì như vậy tảo sẽ tránh xa môi trường có dinh dưỡng nên chúng sẽ bị chết vì đói. Chúng ta phải cảnh giác với 3 nguyên nhân dẫn đến việc sản sinh đường qúa mức, đặc biệt khi nhiệt độ cao đe dọa quang phân giải. Nguyên nhân đầu tiên là thiếu nitrogen phức hợp trong môi trường vì nitrogen phức hợp trong tế bào được sử dụng để chuyển hóa polysaccharide thành protein. Khi chúng không được chuyển hóa thành protein thì chúng sẽ tiết ra môi trường. Sự thừa bicarbonate hoặc thiếu sulfur trong môi trường cũng dẫn tới làm sản sinh đường dư thừa. Ngoài ra còn có một số vấn đề khác sau: 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 CO2, 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. Động vật nguyên sinh (kích thước từ 2 - 1mm) Chúng không độc cho người, cũng không hại cho tảo. Có lẽ chúng còn giúp ích cho tảo bởi vì chúng tạo ra một lượng nhỏ CO2 trong nước. Dù sao thì cũng không nên giữ lại chúng trong bể nuôi giống như kiến trong bếp nhà bạn vào mùa hè. Amoeba Những loài này khác với động vật nguyên sinh ở chỗ chúng ăn tảo. R.R. Kudo đã mô tả 74 loài amoeba khác nhau. Có một loài trong số chúng gây nguy hiểm cho người đó là Entamoeba histolytica Các dạng sống dinh dưỡng hiếm khi nhìn thấy bên ngoài vật chủ (người, chó, mèo). Chúng lan truyền bằng các bào tử “hình trứng”, các bào tử này bị chết trong nước nhiệt độ 45oC trong thời gian 1 h và ở nhiệt độ 55 oC trong ít giây. Nhiệt độ bên trong của thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời dao động từ 50-60 độ C và qúa trình làm khô diễn ra trong suốt 4 h, vì vậy nguy cơ tiềm ẩn từ những sinh vật loại này bị diệt trừ gần như tuyệt đối. Cũng như các động vật nguyên sinh khác, sự cho phép nhiệt độ 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 lục Chlorella 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 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 loại truyền thống. Một số tảo độc khác cũng gây độc như Anabaena, Aphanizomenon flossaque, và M. aeruginosa dễ dàng được nhận dạng, thậm chí với độ phóng đại thấp. Vi khuẩn Có một số loại vi khuẩn trong bể nuôi cấy, đó là những loại vi khuẩn có mặt phổ biến nhiều nơi. Các nguy cơ tiềm tàng do vi khuẩn này gây ra có thể tác động lên người. Tuy vậy, do pH của hầu hết các loài vi khuẩn gây bệnh cũng như nấm mốc và nấm men, nằm trong khoảng từ 6.0 – 8.0, vì vậy chúng dường như không thích ứng trong bể nuôi Spirulina. Trong trường hợp bể nuôi chứa các yếu tố gây bệnh cho người hoặc một vài tác nhân gây ảnh hưởng trong qúa trình thu vớt sinh khối, những tác nhân này có thể bị tiêu diệt bởi nhiệt độ trong qúa trình sấy. Virus Hầu hết các loài virus bị tiêu diệt ở 75 độ C hoặc thấp hơn trong thời gian 1 h. Ở nhiệt độ cao hơn, thời gian diệt giảm đi đáng kể, vì vậy,quá trình sấy, tạo hỗn hợp khô có tác dụng chống lại virus. Đa số virus bị bất hoạt trong thời gian 20 phút với nhiệt độ từ 50 – 60 độ C. Thời điểm thu hoạch Nhà thiên văn Vatican sống ở thế kỷ thứ 16 là Secchi đã phát minh ra thiết bị đơn giản dùng để đo độ trong được gọi là đĩa Secchi. Khi độ sâu của đĩa Secchi đạt từ 1,5-2cm là thời điểm phù hợp để thu hoạch- thu vớt tảo trong bể nuôi cho đến khi độ sâu của đĩa Secchi nhìn thấy được là 4 cm. Sau khi thu hoạch bạn phải bổ xung hóa chất môi trường trở lại bể. Đối với 1 kg tảo được thu vớt bạn phải bổ xung 1,4 gam Mg (tương đương với 14,2 gam Magie sulfat), 7,6 gam P (tương đương 42,72 gam K2HPO4), 5,25 gam sulfur (16,48 gam K2SO4), 1 gam canxi (2,77 gam CaCl2), 4,48 gam NaCl (dùng muối biển), 120 gam nitơ (260,86 gam ure) và các chất vi lượng khác. Bài viết có sử dụng tài liệu: Luận văn tốt nghiệp của tác giả Trần Dụ Chi Chương trình Spirulina liên chính phủ của tác giả Ripley Fox Xin Tri ân tới dịch giả Nguyễn Huy Thuần Hà nội, kỷ niệm sinh nhật 17/10/2006 Lamvt@vnu.edu.vn