1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo Spirulina
1.3.2. Tình hình khai thác ứng dụng tảo Spirulina
Spirulina được sử dụng làm thức ăn cho con người từ rất sớm (thế kỉ 16) bởi những người dân sống gần khu vực hồ Chad, vùng Kanem (Mexico), là một loại thực phẩm truyền thống được biết đến với cái tên dihé (hình 1.6). Loại tảo này do tiến sĩ Clement người pháp phát hiện ra vào những năm 1960 khi đến Trung Phi. Nhiều năm sau đó, giá trị dinh dưỡng và chức năng của tảo Spirulina đã được khám phá và công bố rộng rãi.
Tại nhiều quốc gia châu Phi, tảo Spirulina thường xuyên được sử dụng như một loại thực phẩm cung cấp protein cho con người. Ngoài ra, Spirulina cũng
22
được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm có lợi cho sức khỏe con người ở nhiều quốc gia thuộc châu Á, điển hình như Trung Quốc, Nhật Bản [5].
Hình 1.6. Spirulina và sản phẩm bánh truyền thống dihé [5].
Hiện nay, Spirulina được sản xuất như một sản phẩm thương mại tại nhiều quốc gia trên thế giới, điển hình như vùng California, Mỹ; Đảo Hải Nam, Trung Quốc; Băng cốc, Thái Lan… Châu Á là nơi có sản lượng Spirulina khá cao, đặc biệt ở Trung Quốc và Ấn Độ. Sản lượng Spirulina tại Trung Quốc ước tính đạt khoảng 1500 tấn / năm [15].
Từ khi giá trị dinh dưỡng của Spirulina được khám phá, nó đã trở thành mục tiêu nghiên cứu của nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thực phẩm. Sinh khối Spirulina được sấy khô và sử dụng theo nhiều dạng và mục đích khác nhau [35]. Viên nén (dạng thuốc) được làm từ bột Spirulina nguyên chất dùng như một loại thuốc bổ nhằm cải thiện sức khỏe, giảm cân, ngăn ngừa một số bệnh như tim mạch, tiểu đường.
Với các tiến bộ khoa học đạt được trong lĩnh vực Thực phẩm cũng như Công nghệ Sinh học, việc nghiên cứu và tạo ra các sản phẩm thực phẩm bổ dưỡng có lợi cho sức khỏe con người, có khả năng hỗ trợ và phòng ngừa nhiều
23
loại bệnh đang trở thành xu thế tiên phong ở nhiều quốc gia trên thế giới, các loại đồ uống có sự kết hợp của nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản như protein, chất béo, hydrat cacbon, muối khoáng… đang được nghiên cứu khá phổ biến, nhiều sản phẩm đã được thương mại hóa [16].
Dịch chiết Spirulina là một thành phần quan trọng trong một số sản phẩm được chế biến từ tảo, dễ dàng sử dụng để uống, tiêu hóa và thích hợp cho tất cả mọi lứa tuổi. Spirulina và nước chiết của nó có tác dụng hoạt hóa sự phát triển của các vi sinh vật có lợi trong hệ tiêu hóa. Khả năng chống oxy hóa thông qua phản ứng bao vây gốc tự do của dịch chiết Spirulina đã được chứng minh trong nghiên cứu của Miguel Herrero và cs (2004), giá trị SC được đưa ra trong nghiên cứu này là 66,8% [26]. Thành phần dịch chiết Spirulina có chứa nhiều chất có hoạt tính sinh học cao như phycocyanin, beta-caroten, vitamin…, là sự lựa chọn phổ biến của các nhà sản xuất thực phẩm nhằm tạo ra nhiều loại đồ uống có giá trị dinh dưỡng cao như nước uống dinh dưỡng, sữa chua uống, bia…
PC được tách chiết từ Spirulina sử dụng nhiều phương pháp khác nhau theo nguyên lý chung là phá vỡ tế bào và trích ly trong môi trường lỏng. Từ sinh khối tảo khô, PC được chiết tách bằng cách ngâm sinh khối trong dung môi hoặc lạnh đông ở -25 đến -15oC và nhả lạnh đông ở 4 đến 30oC, phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm,… [28]. PC có thể được tách chiết cả từ sinh khối tảo Spirulina ở dạng ướt, tuy nhiên hiệu suất không cao bằng sử dụng bột tảo khô để tách chiết [28].
Trong nghiên cứu của tác giả Ji Young Cho và cs (1999), metanol được lựa chọn làm dung môi tách chiết để thu các thành phần có hoạt tính sinh học từ loài vi tảo Isochrysis galbana. Kết quả cho thấy, sử dụng metanol cho hiệu quả tách chiết cao hơn hẳn so với sử dụng dung môi là nước [20].
24
Điều này cũng được chỉ ra trong nghiên cứu của Mala và cs (2009), trong đó acetone là dung môi được tác giả lựa chọn để thu dịch chiết từ tảo Spirulina.
Cũng trong nghiên cứu này, dịch chiết từ tảo Spirulina có khả năng kháng vi sinh vật cao, các chủng vi sinh vật được sử dụng trong nghiên cứu đều thể hiện kết quả kháng đó là Salmonella typhi, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli và Staphylococcus aureus [24]. Khả năng kháng E.
coli, S. aureus, C. albicans và A. niger của dịch chiết từ tảo Spirulina cũng đã được chứng minh trong nghiên cứu của Susanna Santoyo và cs (2006) với dung môi sử dụng là ethanol [37].
Do các đặc tính dược lý có được, PC được nghiên cứu và ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực ở các qui mô khác nhau. Tại Nhật Bản, PC được sử dụng như một dạng phụ gia tạo màu thực phẩm trong sản xuất nhiều dạng sản phẩm như kẹo, bánh, đồ uống, các sản phẩm sữa lên men, món tráng miệng [36].
Ngoài ra, PC còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều kỹ thuật hóa sinh do khả năng phát huỳnh quang của nó.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi tế bào tảo Spirulina được phá vỡ, các phycobilisome sẽ được tách ra, cấu trúc ban đầu bị thay đổi, năng lượng được giải phóng làm phycobiliprotein trở nên phát huỳnh quang mạnh. Mặt khác, chuỗi apo-protein có chứa các nhóm amino và carboxyl có thể kết hợp dễ dàng với các phân tử khác. Từ năm 1982, các nhà khoa học đã thành công trong việc tạo ra một dạng đầu dò sinh học là sự kết hợp giữa phycobiliprotein với globulin miễn dịch. Kết quả của nghiên cứu đã được áp dụng và sử dụng rộng rãi trong công nghệ mô tế bào, kính hiển vi quang học, microarray[29].
Ngoài ra, khả năng phát huỳnh quang của PC còn được sử dụng để tạo ra các Kit thử nhanh trong việc xác định sự phát triển của các vi khuẩn gây độc
25
trong nước uống và sử dụng trong các đầu cảm biến nhằm phát hiện sự có mặt của các vi khuẩn trong nước tự nhiên [28].
Việt Nam
Từ năm 1972, Việt Nam đã bắt đầu chương trình nghiên cứu và nuôi Spirulina từ qui mô phòng thí nghiệm đến qui mô sản xuất. Nhiều cơ sở nuôi Spirulina như Vĩnh Hảo, Hà Bắc đã đi vào hoạt động. Theo tác giả Nguyễn Thị Như Ngọc và cộng sự, tại Công ty Cổ phần Nước khoáng Vĩnh Hảo, trên nguồn nước khoáng tự nhiên, tảo Spirulina được nuôi trồng với qui mô bán công nghiệp ngoài trời với tổng diện tích khoảng 5000 m2, sản lượng đạt khoảng 6 tấn tảo khô/ năm. Spirulina sau khi thu hoạch chủ yếu được cung ứng cho ngành Dược để sản xuất các loại thuốc dùng để điều trị thiếu sữa ở phụ nữ sau khi sinh, trẻ em bị suy dinh dưỡng, tiểu đường, viêm gan…
Ngoài các sản phẩm có nguồn gốc từ Spirulina nhập khẩu từ Thái Lan, Trung Quốc… với nhiều tên gọi khác nhau, một số sản phẩm được chế biến từ Spirulina tại Việt Nam cũng đã xuất hiện ngày càng nhiều và đa dạng. Trước đây, một số sản phẩm như bột dinh dưỡng Enalac, Sonalac, viên nang Linaforce của Trung tâm Dinh dưỡng thành phố Hồ Chí Minh, Lactogyl và Linavina của xí nghiệp Dược 24 – thành phố Hồ Chí Minh. Viên Spirulina của Công ty nước khoáng Vĩnh Hảo đã được bán rộng rãi trên thị trường. Mới đây, Công ty DETECH (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã được Cục An toàn vệ sinh thực phẩm – Bộ Y tế cấp phép cho lưu hành 5 sản phẩm có nguồn gốc Spirulina bao gồm: Spir@ B (bồi bổ sức khỏe), Spir@ HA (điều hòa huyết áp), Spir@ CĐ (phòng chống độc), Dia-Spir@ (phòng chống tiểu đường) và Spir@
Cid (phòng chống ung thư).
26
Tổng quan về các nghiên cứu nhằm khai thác và ứng dụng tảo Spirulina trên thế giới và cả ở Việt Nam cho thấy, Spirulina là một loại vi tảo có giá trị dinh dưỡng và dược lý rất cao, các sản phẩm từ hoặc bổ sung Spirulina chủ yếu tập trung ở một số dạng viên nang, viên nén, một số sản phẩm sử dụng các thành phần được chiết tách riêng biệt. Việc sử dụng tảo Spirulina trong sản xuất các sản phẩm đồ uống còn rất hạn chế, đó chính là cơ sở khoa học để đề tài được tiến hành.
27