Bài giảng Công nghệ sản xuất protein, axit amin và axit hữu cơ

1 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 
BÀI GIẢNG MÔN HỌC 
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN, 
 AXIT AMIN VÀ AXIT HỮU CƠ 
BIÊN SOẠN: TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM – SINH HỌC 
ĐÀ NẴNG, NĂM 2006 
2 
MỤC LỤC 
 PHẦN I: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN TỪ VI SINH VẬT 
Mở đầu 
- Giới thiệu chung về đường hướng sản xuất protein 
- Nhu cầu protein và khả năng sản xuất protein trên thế giới 
Chương 1: Khái niệm chung về vi sinh vật 
1.1. Các vi sinh vật tổng hợp protein và a xit amin 
 - Tảo 
 - Nấm men và vi khuẩn 
 - Nấm mốc và xạ khuẩn 
1.2. Quá trình dinh dươĩng ở tế bào vi sinh vật 
1.3. Cơ chế sinh tổng hợp protein 
1.4.Các yếu tố t6ổng hợp protein 
Chương 2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ thu nhận các sản phẩm protein 
2.1. Nguyên liệu và phương pháp xử lý 
2.2. Nuôi cấy vi sinh vật 
2.3. Tách protein, cô đặc và sấy 
Chương 3: Sản xuất protein từ các nguồn hydrat cacbon 
3.1. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân các nguyên liệu thực vật 
3.2. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân than bùn 
3.3. Nuôi cấy vi sinh vật trên dịch thủy phân gỗ 
3.4. Nuôi cấy vi sinh vật trên nguyên liệu polysacarit chưa thủy phân 
3.5. Nuôi cấy vi sinh vật trên bã rượu từ nguyên liệu hạt và rỉ đường 
 - Đặc tính nguyên liệu 
 - Xử lý nguyên liệu 
 - Sơ đồ dây chuyền công nghệ 
Chương 4: Công nghệ sản xuất protein từ nguồn cacbua dầu mỏ, khí đốt 
4.1. Nuôi cấy vi sinh vật trên nguyên liệu cacbua hydro lỏng 
4.2. Nuôi cấy vi sinh vật trên khí cacbua hidro 
Chương 5: Sản xuất thức ăn protein từ vi sinh vật 
5.1. Protein từ nấm men 
5.2. Protein từ tảo và vi khuẩn 
5.3. Protein từ nấm sợi 
 PHẦN II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC AXIT AMIN 
Chương 1: Khái quát chung về axit amin 
1.1. Đặc tính của các axit amin, vai trò và ứng dụng 
1.2. Cơ chế điều chỉnh sinh tổng hợp các axit amin 
1.3. Các phương pháp sản xuất các axit amin 
3 
Chương 2: Sản xuất lizin 
2.1. Tổng hợp lizin từ tế bào vi sinh vật 
2.2.Nguyên liệu và phương pháp xử lý 
2.3. Quá trình sinh tổng hợp lizin 
2.4. Tách và sấy lizin 
2.5. Sơ đồ công nghệ sản xuất lizin 
Chương 3: Sản xuất axit glutamic 
3.1. Một số phương pháp sản xuất axit glutamic 
3.2. Tổng hợp axit glutamic từ vi sinh vật 
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp axit glutamic từ rỉ đường 
Chương 4 : Sản xuất valin và triptophan 
4.1. Nguồn nguyên liệu 
4.2. Nguồn vi sinh vật tổng hợp 
4.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ 
 PHẦN III: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC AXIT HỮU CƠ 
Mở đầu 
Chương 1: Axit xitric 
1.1. Một số khái niệm chung 
1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men axit xitric 
1.3. Giống vi sinh vật và phương pháp nuôi cấy 
1.4. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy 
1.5. Lên men 
 1.5.1. Phương pháp lên men bề mặt 
 1.5.2. Phương pháp lên men bề sâu 
1.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 
1.7. Xử lý dịch lên men bằng phương pháp hóa học và thu nhận sản phẩm L: Trung hòa - 
Phân giải xitrat caxi - Lọc - Kết tinh - Sấy 
Chương 2: Axit lactic 
2.1.Khái niệm chung 
2.2.Vi sinh vật và nguyên liệu 
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men lactic 
2.4. Sơ đồ công nghệ sản xuất axit lactic 
 2.4.1. Lên men lactic 
 2.4.2.Xử lý dịch lên men - lọc 
 2.4.3. Phân giải lactac canxi 
 2.4.4. Cô đặc 
Chương 3: Axit axetic 
3.1. Mở đầu - Khái niêm chung 
3.2. Nguyên liệu và vi sinh vật 
4 
3.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men axetic 
3.4. Các phương pháp lên men axetic 
3.5. Chưng cất axit axetic 
3.6. Sơ đồ công nghệ sản xuất axit axetic 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ vi sinh tập 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố 
Hồ Chí Minh, 2002 
2. Lương Đức Phẩm, Hồ Xưởng, Vi sinh tổng hợp, Nhà xuất bản khoa học 
và kỹ thuật, Hà Nội,1978 
3. TS Nguyễn Hữu Phúc, Giáo trình công nghệ vi sinh, Thành phố Hồ Chí Minh, 2001 
4. PGS. TS Trần Minh Tâm, Công nghệ vi sinh ứng dụng, Nhà xuất bản nông nghiệp, Thành 
phố Hồ Chí Minh, 2000 
5. Robert Noyes , Protein food supplement, Noyes Development corporation, Park Ridge, New 
Jerbey, USA (1969) 
6. Richard I Matelles and Steven, Single - Cell Protein, R. Tanneebaum Editors, Cambrige, 
Massachusettes and London, England (1978) 
PHẦN 1 
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PROTEIN 
MỞ ĐẦU 
1. Vai trò của protein đối với con người: 
- Cơ thể người và động vật thường xuyên đòi hỏi cung cấp các chất dinh dưỡng 
có trong thức ăn để có thể tiến hành trao đổi chất, trước hết nhằm duy trì sự sống, tăng 
cường sinh trưởng và phát triển. 
- Thức ăn, ngoài nước còn gồm những nhóm chất: protein, chất béo, gluxit, 
vitamin, muối khoáng, các chất gia vị, trong đó phần quý hiếm nhất là protein. 
- Protein là nguồn nitơ duy nhất cho người và động vật. Trong quá trình tiêu 
hoá của người và động vật, protein phân giải thành khoảng 20 axit amin thành phần, 
trong đó có 8 axit amin không thay thế (hoặc 9 đối với trẻ em, 10 đối với lợn và 11 đối 
với gia cầm) cần phải có sẵn trong thức ăn. Nếu không nhận được các axit amin này cơ 
thể sẽ bị bệnh hoặc chết. 
- Thiếu protein sẽ dẫn đến nhiều bệnh tật hết sức hiểm nghèo: 
5 
+ Bệnh thiếu protein lần đầu tiên được phát hiện ở Châu Phi, có tên gọi quốc tế 
là Kwashiokor, hiện này là bệnh phổ biến ở nhiều vùng trên thế giới. Trẻ em mắc bệnh 
này chậm lớn, còi cọc, kém phát triển về trí tuệ. Bệnh này có thể điều trị bằng cách 
thêm vào khẩu phần bệnh nhân một lượng thích đáng các loại protein có phẩm chất tốt 
như cazein. Tuy nhiên nhiều tài liệu cho thấy sự kém phát triển về trí tuệ vì bệnh này 
không phục hồi được và ảnh hưởng đến toàn bộ cuộc đời của bệnh nhân. 
+ Về mặt sinh lý, thiếu protein dẫn đến giảm thể trọng. Hàng ngày cơ thể người 
trưởng thành có tới 100 tỉ tế bào chết và cần thay thế. Thiếu protein thì trước hết 
protein của gan, máu và chất nhày niêm mạc, ruột được huy động để bù đắp. Và như 
vậy sẽ dẫn đến suy gan, số lượng kháng thể trong máu giảm đi, sức đề kháng của cơ 
thể đối với bệnh bị yếu. 
+ Về nhu cầu protein của người, nhiều nhà nghiên cứu cho biết dao động trong 
khoảng 80 – 120g/ngày. 
2. Định nghĩa về sinh khối: 
Sinh khối là toàn bộ tế bào vi sinh vật (biomas) thu nhận được trong quá trình 
lên men. Nó được sử dụng như một nguồn dinh dưỡng protein cho người và động vật, 
đôi khi đồng nghĩa với protein đơn bào (single cell protein – SCP). 
3. Protein đơn bào và đa bào: 
Cụm từ “ protein đơn bào” được dùng để chỉ nguồn protein mới tìm ra từ những 
cơ thể đơn bào (từ vi sinh vật), phân biệt nó với protein từ động vật và thực vật 
(protein đa bào và protein truyền thống). 
3.1. Protein đa bào: là nguồn dinh dưỡng quan trọng nuôi sống loài người từ 
trước tới nay. Đây là nguồn cung cấp protein quan trọng nhất. 
Tuy nhiên, do tốc độ phát triển dân số quá nhanh nên nguồn protein này không 
còn đủ để cung cấp cho nhu cầu ngày càng tăng của con người. Hiện nay trên thế giói 
có khoảng 2/3 dân số đang đứng trước thực trạng thiếu và đói protein, còn 1/3 dân số 
lại được cấp số lượng protein dư thừa so với nhu cầu. Nguyên nhân: 
- Sự phân phối không đồng đều nguồn protein đa bào giữa các quốc gia và giữa 
các vùng dân cư trong một quốc gia. 
- Trình độ kỹ thuật về phát triển nguồn protein đa bào không đồng đều. 
- Sự khác nhau về điều kiện địa lý: những vùng sa mạc tự nhiên hoặc vùng có 
điều kiện khí hậu không thuận lợi cho trồng trọt và chăn nuôi. 
- Do chính con người gây ra như tình trạng ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn 
nước, rừng thưa, đồi trọc, sông con, sự khai thác thiếu khoa học làm các nguồn thủy 
hải sản ngày càng cạn kiệt v .v.. 
Các giải pháp tăng nhanh nguồn protein đa bào: 
- Cải biến hệ thống di truyền của cây trồng và vật nuôi: thực phẩm được chế 
biến từ nguồn động vật và thực vật biến đổi gen gọi là thực phẩm biến đổi gen. 
Chương trình GMO (chương trình cơ thể biển đổi gen) gặp nhiều ý kiến phản đối chỉ 
trích vì cho rằng thực phẩm biến đổi gen có thể tạo ra những bệnh tật cho người và 
6 
động vật. Tuy nhiên cho đến nay nhiều nước như Mỹ, Trung Quốc và một số nước vẫn 
phát triển mạnh các loại đậu, cà chua, bắp biến đổi gen. 
- Phát triển kỹ thuật di truyền nhưng vẫn không ngừng nghiên cứu nâng cao hơn 
nữa kỹ thuật truyền thống trong trồng trọt và chăn nuôi. 
3.2. Protein đơn bào: 
Protein đơn bào là thuật ngữ chỉ một loại chất dinh dưỡng có trong tế bào và chỉ 
được sản xuất từ vi sinh vật. Thuật ngữ này không chỉ đơn giản là protein từ tế bào của 
cơ thể đơn bào, vì rất nhiều vi sinh vật không phải là cơ thể đơn bào mà vẫn khai thác 
chúng. Do đó, thuật ngữ này nên hiểu là nguồn dinh dưỡng chứa nhiều protein từ vi 
sinh vật (từ vi khuẩn, nấm men, nấm sợi và tảo). 
Protein đơn bào là hướng nghiên cứu mạnh mẽ hiện nay để giải quyết vấn đề 
thiếu hụt protein. 
3.2.1. Lịch sử phát triển: 
Thuật ngữ protein đơn bào có từ những năm 50 của thế kỷ 20 nhưng thực tế loài 
người đã biết sử dụng loại protein này và các chất có trong tế bào vi sinh vật từ rất lâu: 
làm bánh mì, sữa chua, phomat, bia bằng hoạt động sống của vi sinh vật dù không hiểu 
vi sinh vật là gì. Mãi đến thế kỷ 17, người ta mới biết đến vi sinh vật là một sinh vật 
thứ ba sau động vật và thực vật. 
Trước thế kỷ 20, việc sử dụng vi sinh vật trong các quá trình chế biến thực 
phẩm hoàn toàn mang tính truyền thống và ở điều kiện tự nhiên. Việc nghiên cứu và 
sản xuất protein đơn bào còn xa lạ với loài người, nhất là với qui mô công nghiệp. 
Đầu thế kỷ thứ I, nhà máy sản xuất sinh khối nấm men được coi là nhà máy đầu 
tiên sản xuất protein đơn bào tại Đức với phương pháp nuôi Candida utilis còn gọi là 
“nấm men Torula”. Sau đó, mối quan tâm của Đức giảm đi nhưng đến năm 1930, Đức 
mở phục hồi và mở rộng sản xuất, năng suất nấm men là 15.000 Tấn/năm, trên cơ sở 
nuôi trên dịch kiềm sunfit, dịch thải của công nghiệp xenluloza, làm thực phẩm phục 
vụ trong quân đội và dân thường, chủ yếu là nấu canh và làm xúc xích. Sau năm 1950, 
phong trào sản xuất SCP lan rộng khắp Châu Âu, Mỹ. Tuy nhiên tất cả vẫn ở qui mô 
vừa và nhỏ, chủ yếu cho chăn nuôi và có thể chiết tách tinh sạch protein để làm thức 
ăn nhân tạo hoặc bổ sung vào các nguồn chế biến TP. Vào lúc diễn ra hội nghị lần thứ 
I về SCP tại Viện Kỹ thuật Massachusett (MIT) năm 1967, đa số các dự án chỉ mới 
nằm trong thực nghiệm, chỉ số hãng British Petroleum (BP) là có báo cáo về những kết 
quả của quá trình lên men SCP ở qui mô công nghiệp (CÔNG NGHIệP). Nhưng đến 
hội nghị lần thứ II họp vào năm 1973 thì nhiều hãng của nhiều nước khác nhau đã bắt 
đầu sản xuất SCP ở qui mô CÔNG NGHIệP. Cũng bắt đầu từ năm 1973, CÔNG 
NGHIệP sản xuất SCP đã có những bước phát triển nhảy vọt do việc sử dụng 
hidrocabon của dầu mỏ, khí đốt làm nguồn cabon và năng lượng rất có hiệu quả. Vậy 
nguyên nhân nào dẫn đến việc nhiều nước phải sản xuất SCP? Sản xuất SCP là nguồn 
protein có chất lượng cao thay thế các loại bột dinh dưỡng làm từ các hạt chứa dầu như 
đậu tương hoặc bột cá dành cho động vật sẽ giải quyết được 2 vấn đề: 
+ Tăng nguồn đậu tương cá, và cả ngũ cốc cho dinh dưõng người. 
+ Các nước Châu Âu, Nga, Nhật và một số vùng khác không trồng được đậu 
tương, do đó SCP sẽ giúp cho nước đó không phụ thuộc vào việc nhập khẩu protein. 
7 
+ Trong tế bào vi sinh vật, ngoài hàm lượng protein tương đối lớn còn có chất 
béo, vitamin và các chất khoáng, năng suất của vi sainh vật vượt xa năng suất cây 
trồng và vật nuôi trong công nghiệp nhiều lần. 
3.2.2. Đặc điểm của sản xuất Protein đơn bào: 
- Chi phí lao động ít hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp. 
- Có thể sản xuất ở bất kỳ địa điểm nào trên trái đất, không chịu ảnh hưởng của 
khí hậu thời tiết, các quá trình công nghiệp , dễ cơ khí hoá và tự động hoá. 
- Năng suất cao: vi sinh vật có tốc độ sinh sản mạnh, khả năng tăng trưởng 
nhanh. Chỉ trong một thời gian ngắn có thể thu nhận được một khối lượng sinh khối rất 
lớn; thời gian này được tính bằng giờ, còn ở động vật và thực vật, tính bằng tháng hoặc 
hàng chục năm. 
- Sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền và hiệu suất chuyển hoá cao. Các 
nguyên liệu thường là phế phẩm, phụ phẩm của các ngành khác như rỉ đường, dịch 
kiềm sufit, parafin dầu mỏ v..v.. , thậm chí cả nước thải của một quá trình sản xuất nào 
đó. Hiệu suất chuyển hoá cao: hidrat cacbon được chuyển hoá tới 50%, cacbuahidro 
tới 100% thành chất khô của tế bào. 
- Hàm lượng protein trong tế bào rất cao: ở vi khuẩn là 60 -70%, ở nấm men là 
40-50% chất khô v..v Hàm lượng này còn phụ thuộc vào loài và chịu nhiều ảnh 
hưởng của điều kiện nuôi cấy. Cần chú ý rằng hàm lượng protein ở đây chỉ bao hàm 
protein chứ không gồm cả thành phần nitơ phi protein khi xác định theo phương pháp 
nitơ tổng số của Kjeldal, như axit nucleic, các peptit của thành phần tế bào. 
- Chất lượng protein cao: Nhiều axit amin có trong vi sinh vật với hàm lượng 
cao, giống như trong sản phẩm của thịt, sữa và hơn hẳn protein của thực vật. Protein vi 
sinh vật đặc biệt giàu lizin, là một lợi thế lớn khi bổ sung thức ăn và chăn nuôi, vì 
trong thức ăn thường thiếu axit amin này. Trái lại, hàm lượng các axit amin chứa lưu 
huỳnh lại thấp. 
- Khả năng tiêu hoá của protein: có phần hạn chế bởi thành phần phi protein 
như axit nucleic, peptit của thành tế bào, hơn nữa, chính thành và vỏ tế bào vi sinh vật 
khó cho các enzim tiêu hoá đi qua. 
- An toàn về mặt độc tố: Trong sản xuất protien đơn bào không dùng vi sinh vật 
gây bệnh cũng như loài chứa thành phần độc hoặc nghi ngờ. Vì vậy đến nay hầu như 
SCP chỉ dùng trong dinh dưỡng động vật. 
- Những vấn đề kỹ thuật: Sinh khối vi sinh vật phải để tách và xử lý. Vấn đề 
này phụ thuộc chủ yếu vào kích thước tế bào. Sinh khối nấm men dễ tách bằng li tâm 
hơn vi khuẩn. Ngoài ra, vi sinh vật nào có khả năng sinh trưởng ở mật độ cao sẽ cho 
năng suất cao, sinh trưởng tốt ở nhiệt độ cao (có tính chất ưa nhiệt và chịu nhiệt) sẽ 
giảm chi phí về làm nguội trong sản xuất, ít mẫn cảm với tạp nhiễm v..v.. sử dụng các 
nguồn cacbon rẻ tiền, chuyển hoá càng nhiều càng tốt .. thì sẽ được dùng trong sản 
xuất. Vì vậy nấm men được sử dụng chủ yếu trong sản xuất protein đơn bào. 
Như vậy ưu điểm của sản xuất protein đơn bào là có thể phân lập và lựa chọn 
các chủng vi sinh vật có ích và thích hợp cho các qui trình công nghệ, cho từng nguyên 
liệu 1 cách tương đối nhanh và dễ dàng. 
8 
CHƯƠNG 1 
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VI SINH VẬT 
Protein của vi sinh vật chủ yếu được tổng hợp để hình thành các enzim. Vì vậy 
phần lớn nằm trong tế bào, một số rất ít được tách ra ngoài môi trường. 
Yêu cầu của các chủng vi sinh vật dùng trong sản xuất: 
- Thời gian nhân đôi ngắn. 
- Có khả năng tạo thành 40-70% protein. 
- Tiêu hoá tối đa các chất dinh dưỡng của môi trường. 
- Không gây bệnh và đem vào môi trường độc tố. 
- Có sức bền cao và chịu được ở điều kiện nuôi cấy không vô trùng. 
- Dễ tách khỏi dịch nuôi cấy trong điều kiện tuyển nổi (flotation) và li tâm tách. 
1. Các nhóm vi sinh vật tổng hợp protein: 
1.1. Tảo đơn bào và đa bào 
1.1.1. Vai trò của tảo trong đời sống 
Tảo theo tiếng Latin là Algue có nghĩa là cỏ biển, nhưng thực ra trong nước 
ngọt cũng như trong đất, tr ... Trung Quốc có khoảng 80 loại Spirulina với năng suất 
thu hoạch khoảng 500 tấn/năm trong đó ở đảo Hainan có sản lượng 300 tấn/năm. 
¾ Đài Loan: Vào thập niên 70, Đài Loan chủ yếu trồng Chlorella nhưng có 5 loại 
Spirulina có khả năng sản sinh vài trăm tấn/năm. Ngày nay Spirulina được nuôi trồng 
rất nhiều và được thu hoạch khoảng 460 tấn/năm. 
¾ Ấn Độ: Việc nghiên cứu bắt đầu vào cuối những năm 70, từ qui mô gia đình họ 
chuyển sang dạng canh tác lớn hơn. Vào năm 1990, Ấn Độ thành lập nên một tiêu 
chuẩn quốc tế và các loại thức ăn từ Spirulina. Hiện nay có 2 cơ sở sản xuất lớn ước 
tính sản lượng khoảng vài trăm tấn/năm. 
¾ Cuba: Có hai cơ sở sản xuất khoảng 40 tấn/ năm. 
58 
¾ Chilê: Năm 1991, Solarium bắt đầu sản xuất ở vùng Atacama, sản lượng khoảng 
3 tấn/năm. 
¾ Israel: Viện nghiên cứu Desert đã nghiên cứu Spirulina được hơn 20 năm nhưng 
sự sản xuất với qui mô lớn ở Israel không thành công. 
¾ Các nơi khác: Spirulina còn được trồng ở một số nước như Bangladesh, 
Philippiness, Martinique, Peru, Brazil, Spain, Portugal, Australia và một số nước khác. 
Việc nuôi trồng Spirulina đang phát triển trên khắp thế giới 
5.1.2.2.Việt Nam: 
 Công ty cổ phần nước khoáng Vĩnh Hảo -Tỉnh Bình Thuận có cơ sở nuôi trồng 
tảo Spirulina Platensis đại trà với qui mô lớn ở Việt Nam. Sản lượng hiện nay từ 8 ⎟ 10 
tấn/năm. Dự kiến tăng sản lượng lên 15 tấn/năm. Tảo Spirulina Platensis nuôi trồng ở 
Vĩnh Hảo chứa lượng đạm rất cao và nhiều thành phần sinh hóa có giá trị: 
• Protein: 60 ⎟70 % trọng lượng khô, có đầy đủ các axit amin không thay thế. 
• Gluxit: 3 ⎟ 6% 
• Lipit: 2 ⎟ 3 % 
• Các vitamin: β−caroten, B1, B2, B3, B6, B12, E 
• Các nguyên tố khoáng: Na, K, Ca, Mg, Fe 
• Các sắc tố: clorophyll, pycobiliproten và carotenoit. 
 Thị trường chính để tiêu thụ tảo là các công ty dược , công ty thực phẩm cao cấp. 
 Một số hình ảnh về việc nuôi trồng tảo ở vùng suối khoáng Vĩnh Hảo: 
59 
Phòng thí nghiệm Khu nhân giống cao tốc 
 Hồ nuôi trồng tảo Sản phẩm 
 Ngoài ra, năm 2003, mô hình nuôi tảo bằng nhà kính ở Long An theo qui trình 
nuôi tảo sạch của Thạc sĩ Lê Văn Lăng đã được sản xuất ổn định và có hiệu quả kinh 
tế. Hiện nay mô hình nuôi trồng này đã được đưa vào ứng dụng với qui mô sản xuất 2 
⎟ 3 tấn/năm. Giá thành của loại tảo xoắn này khoảng 10 ⎟ 16 USD/kg. Đến nay, tảo 
Spirulina đã được công ty thực phẩm Đồng Tâm dùng làm nguyên liệu chính để sản 
xuất bột dinh dưỡng cho trẻ em. Tảo Spirulina được một số công ty dược mua để bào 
chế sản xuất các loại thuốc lợi sữa, thuốc chống suy dinh dưỡng... Ngoài ra, một số 
công ty dược liệu nước ngoài đã đặt mối quan hệ và đặt hàng tảo Spirulina dạng khô. 
 Theo Thạc sĩ Lăng, sắp tới sẽ có kế hoạch mở rộng qui mô sản xuất gấp 3 lần 
hiện nay tức khoảng 7500m2 tiến tới mở rộng và xây dựng một trung tâm nghiên cứu 
sản xuất tảo Spirulina và một số vi tảo khác có giá trị như tảo Chlorella, tảo 
Dualiella,... 
5.2.Công nghệ sản xuất tảo Spirulina: 
 Qui trçnh saín xuáút taío noïi chung gäöm coï 2 giai âoaûn chênh: 
- Nuäi cáúy taío 
- Thu nháûn sinh khäúi 
 5.2.1.Nuäi cáúy taío 
 5.2.1.1. Giống: 
60 
 Spirulina là một chi gòm một số loài được sử dụng phổ biến trong công nghệ 
nuôi trồng tảo là Spirulina platensis, Spirulina maxima.Chọn Spirulina với những sợi 
nhỏ xoắn cân đối để thu hoạch. Spirulina phải chứa ít nhất 1 % axit α - linoleic tính 
theo trọng lượng chất khô. Tảo phải tập trung lại với nhau, nổi lơ lửng thành từng lớp. 
Trong quá trình nuôi cấy, phải tiến hành khuấy trộn, nếu có thể khuấy trộn liên tục 
nồng độ của tảo có thể đạt đến 0,8 g/l. 
 5.2.2.2. Môi trường cơ bản nuôi cấy tảo Spirulina: 
a. Các điều kiện kỹ thuật của một quá trình nuôi cấy tảo; 
- Phải có ánh sáng với cường độ chiếu cao: vì vậy, nuôi tảo phải có điều kiện khí hậu 
thuận lợi, trước hết là một thời kỳ ánh sáng mặt trời mạnh và kéo dài để có đầy đủ 
năng lượng ánh sáng.Tảo ít bị chi phối bởi chu kì sáng/tối nhưng nếu được chiếu sáng 
liên tục thì giá trị sinh khối sẽ đạt được cao nhất. Cường độ ánh sáng thích hợp nhất 
cho Spirulina nằm trong khoảng 25.000 ⎟ 30.000 lux. 
 Những sợi tảo nhỏ dễ bị phá hủy do cường độ chiếu sáng mạnh và kéo dài. Bởi 
vậy, chúng ta cần phải giảm bớt thời gian chúng được chiếu sáng bởi ánh sáng mặt 
trời. 
 Mưa sẽ làm giảm bớt sự bay hơi nước nhưng với điều kiện không được để đầy 
tràn ao nuôi trồng tảo. 
 Ánh sáng và sự chiếu sáng nhân tạo giúp Spirulina phát triển nhanh hơn mặc 
dù đây không phải là biện pháp kinh tế và rất phiền phức về mặt công nghệ. Người ta 
dùng những cái đèn huỳnh quang và đèn halogen nhằm để vừa chiếu sáng vừa làm 
nóng môi trường nuôi cấy. 
- pH môi trường phải duy trì= 8,5 -9 (đối với tảo Spirulina) và trung tính (đối với tảo 
Chlorella) 
- Phải được cung cấp đầy đủ các muối vi lượng. 
- Phải được khuấy đảo liên tục, tạo sự tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng (đi với 
Spirulina) và phải tạo ra chu kì sáng tôi thích hợp (đối với Chlorella). Vì vậy quá trình 
nuôi cấy tảo đòi hỏi những thiết bị đặc biệt. Thông thường người ta dùng những bể 
phẳng ( bể tròn), hoặc những máng phẳng uốn khúc. Những thiết bị này có tác dụng 
lật đảo nhằm hạn chế sự lắng của tế bào và đưa tế bào luôn trở lại bề mặt chiếu sáng. 
61 
- Cung cấp CO2: tối ưu khoảng 4-5% so với không khí ( có tác giả cho là 1-3%). Việc 
cung cấp CO2 với vai trò là nguồn cacbon trong quá trình quang hợp rất cần thiết. CO2 
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 CO2 (1-3%) kết hợp với sục CO2 100% ngắt quãng v..v.. 
 5.2.1.4. Các phương pháp nuôi tảo: 
 Hiện nay trên thế giới có ba hình thức nuôi trồng Spirulina: thu hoạch Spirulina 
tự nhiên trong các hồ, nuôi cấy trong hồ hoặc trong nhà kính có mái che và mới đây 
phát triển hệ thống nuôi trong những ống trong suốt để tăng sự tiếp xúc giữa tảo và 
ánh sáng mặt trời. Những hệ thống nuôi cấy bán tự nhiên thì cho chất lượng tốt hơn 
thu hoạch tảo mọc tự nhiên. Vãö qui mä âæåüc chia laìm 3 loaûi: 
- Nuäi åí qui mä thuí cäng âån giaín: Nuäi åí caïc ao tæû nhiãn hay åí caïc bãø ( xáy 
bàòng xi màng) hay laì thuìng gäù, nhæûa. Trong træåìng håüp naìy thæåìng ngæåìi ta 
khäng suûc khê CO2, khäng khuáúy âaío 
 -Nuäi åí qui mä baïn cäng nghiãûp: Mäüt mä hçnh nuäi åí qui mä baïn cäng 
nghiãûp nhæ mä hçnh nuäi träöng Chlorella âáöu tiãn åí Hoa Kyì. Taûi âáy taío âuåüoc 
nuäi trong caïc äúng cháút deío trong suäút, hçnh chæî U, daìi hån 20m, âæåìng kênh 
1,2 m. Khi äúng nàm ngang, cho mäi træåìng bvvaìo trong äúng våïi âäü cao khoaíng 
0,625m. Khê CO2 âæåüc båm vaìo mäi træåìng, âäöng thåìi mäi træåìng âæåüc luán 
chuyãøn váûn âäüng tuáön hoaìn nhåì mäüt maïy båm khaïc. Nuäi taío bàòng nàng 
læåüng aïnh saïng màût tråìi våïi nhiãût âäü mäi træåìng duy trç khoaíng 25-260C. 
- Nuäi åí qui mä cäng nghiãûp: Âãø nuäi träöng vi taío, vi khuáøn lam åí qui mä 
cäng nghiãûp, coï 2 hãû thäúng chênh : Hãû thänúg kên vaì hãû thäúng håí. Duì laì hãû 
thäúng naìo âi næîa,viãûc khuáúy âaío, suûc khê âãø taûo âiãöu kiãûn cho tãú baìo 
tiãúp xuïc våïi aïnh saïng màût tråìi vaì khê CO2 laì yãu cáöu ráút quan troüng âãø 
caïc chuíng giäúng thæûc hiãûn quaï trçnh quang håüp. Do âoï, caïc hãû thäúng nuäi 
träöng âæåüc thiãút kãú gàõn liãön våïi hãû thäúng khuáúy âaío vaì suûc khê. 
 Hãû kên: ÅÍ hãû thäúng nuäi naìy, vi taío, vi khuáøn lam âæåüc nuäi trong caïc bãø 
lãn men chuí yãúu duìng aïnh saïng nhán taûo ( aïnh saïng âeìn), coï cæåìng âäü vaì 
hãû thäúng suûc khê CO2 tuyì theo yãu cáöu cäng nghãû. 
 Æu âiãøm :. Khäng phuû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn khê háûu , thåìi tiãút. 
62 
 . Âiãöu kiãûn nuäi cáúy âæåüc kiãøm tra, khäng chãú mäüt caïch chuí 
âäüng. 
 . Nàng suáút cao 
Nhæåüc âiãøm : Giaï thaình âàõt nãn êt âæåüc aïp duûng räüng raîi. 
 Hãû håí: Âàûc âiãøm :. Quaï trçnh quang håüp cuía vi taío vaì vi khuáøn lam 
gàõn liãön våïi viãûc sæí duûng aïnh saïng tæû nhiãn ( aïnh saïng màût tråìi). 
 . Chiãöu cao cäüt mäi træåìng khoaíng 15-17 cm, bàòng 0,7 
chiãöu cao bãø nuäi cáúy. 
 . Khuáúy âaío våïi mäüt chãú âäü thêch håüp âãø taío âæåüc 
tiãúp xuïc våïi aïnh saïng màût tråìi vaì giuïp cho taío khäng bë làõng xuäúng âaïy bãø, 
âaím baío cho sæû phán bäú âãöu cháút dinh dæåîng cho toaìn bäü tãú baìo cuía hãû 
thäúng nuäi 
ARTISANAL FARM Sản xuất thủ công 
63 
 MEDIUM SIZE FARM Sản xuất với qui mô trung bçnh 
 MASS PRODUCTIONFARM Saín xuáút qui mä cäng nghiãûp 
 5.2.2. Thu nháûn sinh khäúi: 
 Viãûc thu nháûn sinh khäúi thæåìng qua caïc bæåïc sau: 
- Laìm âàûc så bäü 
- Loüc bàòng troüng læûc vaì chán khäng 
- Phaï våî tãú baìo 
- Sáúy khä 
- Nghiãön 
- ÂoÏng goïi 
64 
 Khi hàm lượng sinh khối đạt cực đại thì tiến hành thu hoạch tảo. Việc thu hoạch 
là một thao tác khá dễ dàng trừ khi nó trở nên quá già và dính lại với nhau thì việc thu 
hoạch trở nên rất khó khăn. 
 Thời gian thu hoạch tảo tốt nhất là vào buổi sáng sớm vì nhiều lý do: 
• Công việc sẽ dễ dàng hơn khi thời tiết mát mẻ. 
• Trời nắng sẽ dễ làm khô sản phẩm. 
• Phần trăm protein trong Spirulina cao nhất vào buổi sáng. 
 Về cơ bản, việc thu hoạch tảo có 2 bước: 
• Cô đặc sơ bộ thu được khoảng 10 % chất khô và phần còn lại chứa 50 % môi 
trường nuôi cấy. 
• Việc loại bỏ phần còn lại của môi trường nuôi cấy trong sinh khối Spirulina tươi 
sẽ được tiến hành trong quá trình sử dụng hoặc quá trình sấy khô, nó sẽ chứa khoảng 
20 % vật chất khô và dường như không còn môi trường nuôi cấy. 
 Cách lọc thì được tiến hành đơn giản bằng cách cho cả tảo và môi trường qua 
một lớp vải lọc nhờ vào trọng lực. Lớp vải được làm từ poliamide hoặc poliester với 
kích thước mắt lưới cỡ 30 ⎟ 50 µm là thích hợp nhất. Việc hổ trợ thêm một lưới lọc 
mịn sẽ làm tăng nhanh quá trình lọc và bảo vệ lớp vải lọc không bị thủng. Nhưng cách 
đơn giản nhất là có thể sử dụng một túi lớn để lọc. 
 Việc lọc có thể được tiến hành trực tiếp ở ao nuôi cấy tảo để phục hồi nước lọc. 
việc thu hoạch tảo sẽ được tiến hành thông qua một cái sàng với kích thước mắt lưới 
200 µm để giữ lại bất kì những chất lạ nào như sâu bọ, ấu trùng, lá cây, sự vón cục của 
các polysacarit hoặc bùn. 
 Thật tiện lợi để xúc những mảng Spirulina khi chúng nổi lên trên, có thể sử dụng 
những cái thùng để múc tảo. việc thu hoạch tảo khi nó nổi thành từng lớp sẽ có khuynh 
hướng tăng thêm phần trăm Spirulina, nếu nó không nổi lên trên thì sẽ gây khó khăn 
cho quá trình thu hoạch. Khi hầu hết nước đã được lọc, sinh khối sẽ được tập trung lại 
thành những cái cuộn. Việc tách sẽ thực hiện tốt hơn với vải lọc bằng cotton. 
*Bổ sung môi trường dinh dưỡng: 
 Những chất dinh dưỡng bị tách ra cùng với sinh khối khi thu hoạch cần phải 
được bổ sung để duy trì môi trường dinh dưỡng. 
65 
 Chất dinh dưỡng chính là cacbon, nó có thể được lấy trực tiếp từ không khí như 
khí CO2 mỗi khi độ pH > 10. Tuy nhiên trong không khí chỉ chứa một lượng rất nhỏ 
khí CO2 nên sự hấp thụ nó là một quá trình rất chậm, quá trình này chỉ đạt cực đại khi 
pH > 10,5. CO2 tinh khiết được cung cấp từ hơi đốt hoặc oxi hóa các hợp chất hữu cơ 
như đường. Lượng khí cần thiết khi sục chiếm khoảng 4 % tổng diện tích của hồ. 
 Việc thêm HCO3- là một cách làm giảm bớt độ pH có hiệu quả và dễ thực hiện 
nhất nhưng nó sẽ làm tăng độ mặn của môi trường. Thỉnh thoảng phải rút bớt một 
phần môi trường nuôi cấy và thay thế bằng môi trường giàu HCO3- mới để duy trì một 
độ mặn nhất định. 
 Hàm lượng khí, rỉ đường, HCO3- bổ sung sẽ điều chỉnh được độ pH khoảng 10,4. 
Độ pH< 10,2 có thể gây ra sự sản sinh thừa không mong muốn nhưng không nguy 
hiểm. Đường có thể gây ra một số biến đổi của môi trường dinh dưỡng vì vậy chỉ nên 
sử dụng một lượng nhỏ hơn 0,3 kg/kg và cung cấp càng đều đặn càng tốt. 
 Ngoài C, Spirulina cần phải có các chất dinh dưỡng cần thiết như: N, P, K, S, 
Mg, Ca, Fe vả một số nguyên tố vi lượng khác. Trong một số trường hợp, các nguyên 
tố vi lượng và canxi có thể không cần cung cấp vì nó có sẵn trong nước và những chất 
hóa học sử dụng làm thức ăn cho Spirulina. Trong một vài trường hợp, nước có chứa 
một lượng lớn Ca, Mg, Fe, nó sẽ làm đục môi trường. 
 Nếu sử dụng phân bón hóa học thì chúng phải hòa tan được để đề phòng việc có 
các kim loại nặng như Hg, Cd, Pb, Spirulina sẽ dễ dàng hấp thu những chất đó và sẽ bị 
kết dính lại. 
 Nitrat là một nguồn cung cấp nitơ tốt, nó chứa đựng nhiều chất dinh dưỡng ngoài 
nitơ. Nguồn nitơ rẻ nhất là urê, urê được tạo thành từ NH3 và CO2 là một chất dinh 
dưỡng tuyệt vời cho Spirulina nhưng hàm lượng phải được giữ ở mức thấp, khoảng 60 
mg/l. Urê thừa cũng có thể chuyển hóa thành NH3 hoặc NO3- ở trong môi trường. 
 Trong trường hợp cần thiết, tất cả các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng 
trừ Fe có thể được cung cấp bởi nước tiểu lấy từ người hoặc động vật có tình trạng sức 
khỏe tốt, không dùng thuốc với lượng khoảng 15 ⎟ 20 l/kg Spirulina. Fe có thể được 
cung cấp bằng cách hòa tan trong môi trường axit. Phân khác với urê, nó có thể được 
cung cấp một tháng một lần nhưng urê thì phải được cung cấp hàng ngày dựa vào hàm 
lượng đã được xác định. 
*Bảo quản sản phẩm: 
66 
 Sinh khối tươi mới thu hoạch sẽ không giữ được lâu trong tủ lạnh và không hơn 
vài giờ ở nhiệt độ phòng. 
 Thêm vào 10 % muối là một phương pháp để tăng thời hạn bảo quản lên tới vài 
tháng nhưng vẻ bề ngoài và mùi vị sản phẩm bị thay đổi: màu xanh của phycocyanin 
bị mất đi, sản phẩm sẽ trở nên lỏng và mùi vị có phần giống như bột cá Việc lạnh 
đông là một cách để giữ Spirulina trong một thời gian dài. Nó cũng làm mất màu xanh 
của tảo nhưng không làm thay đổi mùi vị. Sấy là một phương pháp phổ biến để bảo 
quản và phân phối Spirulina. Nếu Spirulina được sấy và đóng gói đúng kĩ thuật thì sấy 
được coi là phương pháp tốt để giữ Spirulina trong vòng 5 năm. 
*. Sấy khô: 
 Máy sấy Spirulina dùng trong công nghiệp là máy sấy phun, điều này là ngoài 
tầm với của những người sản xuất thủ công. 
 Sấy khô bằng ánh nắng mặt trời là phương pháp phổ biến nhất để làm khô sản 
phẩm đối với những người sản xuất nhỏ. Việc sấy trực tiếp bằng ánh nắng mặt trời 
phải tiến hành nhanh nếu không cholorophyl sẽ bị phá hủy. 
 Dù dùng nguồn nhiệt nào thì lớp sinh khối tảo phải đủ mỏng để có thể kịp khô 
trước khi nó bắt đầu lên men. Không khí ẩm và khô xuyên qua sinh khối phải với tốc 
độ cao vào lúc bắt đầu quá trình sấy. 
 Trong quá sấy cũng như về sau, sản phẩm sấy phải được bảo vệ chống lại sự 
nhiễm bẩn từ bụi, sâu bọ và không được tiếp xúc trực tiếp với tay. Nhiệt độ sấy cần 
phải nhỏ hơn 68oC. Sự lên men xuất hiện trong quá trình sấy có thể được phát hiện bởi 
việc xuất hiện mùi trong và sau quá trình sấy. Tuy nhiên, mùi sẽ mạnh nhất khi bắt đầu 
quá trình sấy.[9] 
*Việc thu hoạch Spirulina ở Myanmar: 
 Spirulina thu hoạch xong được đem đi lọc, rửa bằng nước sạch và ép, quá trình này 
được lặp lại một lần nữa. Bột nhão sau khi lọc được ép thành từng cây và được sấy dưới ánh 
nắng mặt trời trên những tấm nhựa trong suốt.