Nội dung

Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai I. Tổng Quan Về Thực Phẩm Chức Năng: I.1 Định nghĩa:  Khái niệm thực phẩm chức năng (Functional foods) được người Nhật sử dụng đầu tiên trong những năm 1980 để chỉ những thực phẩm chế biến có chứa những thành phần tuy không có giá trị dinh dưỡng nhưng giúp nâng cao sức khoẻ cho người sử dụng.  Trong tài liệu “Functional Foods: Opportunities and Challenges” FAO năm 2003, tổ chức này định nghĩa “Thực phẩm chức năng là những thực phẩm và các thành phần thực phẩm có thể cung cấp ích lợi sức khỏe ngoài giá trị dinh dưỡng căn bản. Các thực phẩm này bao gồm thực phẩm thường dùng, thực phẩm được bổ sung, tăng cường hoặc hoàn chỉnh hơn và các thực phẩm phụ thêm”.  Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế thế giới (WHO),Thực phẩm chức năng là loại thực phẩm “không chỉ cung cấp cho cơ thể con người những chất dinh dưỡng cơ bản, mà về một mặt nào đó, nó còn có thể phòng ngừa một số bệnh tật và giúp tăng cường sức khỏe”.  Theo IFIC, thực phẩm chức năng là những thực phẩm hay thành phần của chế độ ăn có thể đem lại lợi ích cho sức khoẻ nhiều hơn giá trị dinh dưỡng cơ bản. Thực phẩm chức năng có thể là sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên hoặc là thực phẩm trong quá trình chế biến được bổ sung thêm các chất "chức năng". Cũng như thực phẩm thuốc, thực phẩm chức năng nằm ở nơi giao thoa giữa thực phẩm và thuốc và người ta cũng gọi thực phẩm chức năng là thực phẩm thuốc.  Bộ Y tế Việt Nam định nghĩa thực phẩm chức năng: là thực phẩm dùng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ gây bệnh. Tuỳ theo công thức, hàm lượng vi chất và hướng dẫn sử dụng, thực phẩm chức năng còn có các tên gọi sau: thực phẩm bổ sung vi chất dinh dưỡng, thực phẩm bổ sung, thực phẩm bảo vệ sức khoẻ, sản phẩm dinh dưỡng y học.  Các nước châu Âu, Mỹ, Nhật: Đưa ra định nghĩa Thực phẩm chức năng là một loại thực phẩm ngoài 2 chức năng truyền thống là: cung cấp các chất dinh dưỡng và thoả mãn nhu cầu cảm quan, còn có chức năng thứ 3 được chứng 1 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai minh bằng các công trình nghiên cứu khoa học như tác dụng giảm cholesterol, giảm huyết áp, chống táo bón, cải thiện hệ vi khuẩn đường ruột…  Hiệp Hội thực phẩm sức khoẻ và dinh dưỡng thuộc Bộ Y tế Nhật Bản, định nghĩa: “Thực phẩm chức nănglà thực phẩm bổ sung một số thành phần có lợi hoặc loại bỏ một số thành phần bất lợi. Việc bổ sung hay loại bỏ phải được chứng minh và cân nhắc một cách khoa học và được Bộ Y tế cho phép xác định hiệu quả của thực phẩm đối với sức khoẻ”.  Hàn Quốc: Trong Pháp lệnh về Thực phẩm chức năng (năm 2002) đã có định nghĩa như sau:“Thực phẩm chức năng là sản phẩm được sản xuất, chế biến dưới dạng bột, viên nén, viên nang, hạt, lỏng... có các thành phần hoặc chất có hoạt tính chức năng, chất dinh dưỡng có tác dụng duy trì, thúc đẩy và bảo vệ sức khoẻ”.  Bộ Y tế Trung Quốc đã có quy định về thực phẩm sức khoẻ (11/1996) và định nghĩa như sau:“Thực phẩm sức khoẻ: - Là thực phẩm có chức năng đặc biệt đến sức khoẻ, phù hợp cho một nhóm đối tượng nào đó. - Có tác dụng điều hoà các chức năng của cơ thể và không có mục đích sử dụng điều trị”  Với giới chức y tế Canada: “Thực phẩm chức năng có hình dáng bên ngoài tương tự như thực phẩm thông thường. Ngoài khả năng dinh dưỡng cố hữu, các thực phẩm này phải được chứng minh một cách khoa học là có thể cung cấp những ích lợi sinh học và có khả năng giảm thiểu rủi ro mắc các bệnh mãn tính”.  Úc định nghĩa: “Thực phẩm chức năng là những thực phẩm có tác dụng đối với sức khoẻ hơn là các chất dinh dưỡng thông thường. Thực phẩm chức năng là thực phẩm gần giống như các thực phẩm truyền thống nhưng nó được chế biến để cho mục đích ăn kiêng hoặc tăng cường các chất dinh dưỡng để nâng cao vai trò sinh lý của chúng khi bị giảm dự trữ. Thực phẩm chức năng là thực phẩm được chế biến, sản xuất theo công thức, chứ không phải là các thực phẩm có sẵn trong tự nhiên”. Khái quát lại có thể đưa ra một định nghĩa như sau: “Thực phẩm chức năng(TPCN) là thực phẩm (hoặc sản phẩm) dùng để hỗ trợ (phục hồi, duy trì hoặc tăng cường) chức năng của các bộ phận trong cơ thể, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ bệnh tật”. Điểm khác nhau giữa thực phẩm chức năng và thực phẩm truyền thống: Thực phẩm chức năng được sản xuất chế biến theo công thức bổ sung một số thành phần có lợi và loại bớt một số thành phần bất lợi. Việc bổ sung hay giảm bớt phải được chứng minh và cân nhắc một cách khoa học, được cơ quan nhà nước có thẩm quyền cho phép. Thực phẩm chức năng có tác dụng với sức khỏe nhiều hơn là các chất dinh dưỡng thông thường.Nó rất ít tạo ra năng lượng như các loại thực phẩm truyền thống.Liều sử dụng thực phẩm chức năng thường nhỏ, chỉ vài miligam như là thuốc. Điểm khác nhau giữa thực phẩm chức năng và thuốc: Thực phẩm chức 2 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai năng được nhà sản xuất ghi trên nhãn là thực phẩm, thuốc được công bố là sản phẩm thuốc có tác dụng chữa bệnh. I.2 Phân loại và vai trò Theo bản chất cấu tạo và tác dụng của thực phẩm chức năng mà người ta chia ra thành các nhóm như sau: Nhóm 1. Phá hủy gốc tự do Vai trò - Có tác dụng chống oxy hóa như vitamin C, E, Betacaroten, kẽm vi lượng, các sản phẩm từ hạt nho… Nhóm này có tác dụng giúp cho cơ thể phá hủy các gốc tự do, các tác nhân oxy hóa, nâng cao sức khỏe, phòng chống bệnh tật. Trên 100 chứng bệnh có nguyên nhân sâu xa từ sự mất cân bằng giữa các yếu tố tấn công và bảo vệ của hệ thống oxy hóa trong cơ thể. Tác động mạnh mẽ của các gốc tự do nguồn gốc oxy là các bệnh viêm nhiễm, bệnh phỏng, vết thương lâu lành, bệnh tim mạch… Đây là nhóm chiếm số lượng lớn được sử dụng khá rộng rãi trong cộng đồng. 2. Bổ sung nội tiết tố - Là nhóm sản phẩm có tác dụng như thay thế bổ sung các nội tiết cả ở nam lẫn nữ. Chúng có tác dụng là tăng sinh lực ở đàn ông. Ở nữ giới, các sản phẩm này có tác dụng hạn chế tối đa các triệu chứng bất lợi về thần kinh, xương khớp… nhất là tăng cường hóc-môn nữ ở những phụ nữ có tuổi, giúp họ sống vui hơn, khỏe hơn, kéo dài tuổi thanh xuân. 3. Tăng sức khỏe - Sản phẩm mang tính thích nghi sinh học như các loại sâm, đông trùng hạ thảo, sữa ong chúa… có tác dụng tăng cường sức khỏe, tăng sức đề kháng… 4. Tăng cường miễn dịch - Có tác dụng tăng cường miễn dịch, phòng chống ung thư… Như các sản phẩm có nguồn gốc từ cúc nhím của Mỹ, sụn và dầu gan cá mập, nấm linh chi, xạ đen, xạ linh… - Nhóm sản phẩm có tác động lên hệ thần kinh, chống stress như cây kawa, nữ lang… 5. Chống stress 6. Vitamin - Là các vitamin, axit amin, các nguyên tố vi lượng… 3 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai II. Tổng quan về tảo Spirulina II.1 Hệ thống phân loại khoa học Ngành: Cyanophyta (tảo lam) Lớp: Hormogoiophyceae Bộ: Oscillatoriales Họ: Oscillatoriaseae Chi: Spirulina (Tảo xoắn) II.2 Đặc điểm II.2.1 Hình thái  Tảo Spirulinacó dạng xoắn lò xo khoảng 5÷7 vòng đều nhau không phân nhánh.Đường kính xoắn khoảng 35÷50µm, bước xoắn khoảng 60µm, chiều dài thay đổi có thể đạt 0.25mm, có khi lớn hơn, có màu xanh lam.  Spirulina là sinh vật phiêu sinh (Plankton) sống tự do (free living organism) trong nước kiềm, giàu khoáng chất.  Các vi phiêu sinh này lơ lửng ở độ sâu có thể tới 50cm,và trong môi trường nhân tạo thường nuôi ở mức nước 10-30cm(nuôi hồ hở), hoặc có thể trong hồ đáy sâu 1-1,5m (sục khí) phải đảm bảo tảo nhận nhận được ánh sáng.  Trôi nổi trong nước và nhu cầu ánh sáng là 2 đặc điểm ràng buộc lẫn nhau, hỗ trợ nhau, rất quan trọng trong công nghệ nuôi trồng Spirulina. II.2.2 Cấu tạo  Tảo được tạo từ một sợi đa bào, mỗi tế bào của sợi có chiều rộng 5µm, dài 2mm  Di chuyển: - Nhờ 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. - Có khả năng tạo ra các không bào khí nhỏ (gas vesicle) có đường kính cỡ 70nm 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. 4 Đồ án CNTP         GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai Hình 2: Cấu tạo tế bào tảo Tảo không có lục lạp mà chỉ chứa thylacoid phân bố đều trong tế bào Tảo không có không bào Tảo không có nhân điển hình, vùng nhân không rõ, trong đó có chứa DNA Tảo cũng tồn tại ở dạng đơn bào Thành tế bào có cấu trúc nhiều lớp chứa mucopolymer, pectin và các loại polysaccharide khác Màng tế bào nằm sát ngay dưới thành tế bào và nối với màng quang hợp thylacoid tại một vài điểm Phycobiliprotein và protein liên kết được gắn vào bề mặt ngoài của thylacoid, lớp ngoài cùng là phycoerythin, tiếp theo là phycocianin và phần trong cùng có allophycocyanin. Một số thể vùi: Tảo lam thường xuyên có 4 thể vùi sau: - Hạt polyphosphate: còn gọi là volutin hoặc metachromatin. Hạt có kích cỡ khá lớn, có thể phân biệt bằng cách nhuộm màu. Hạt này biến mất khi môi trường không có phosphate. - Hạt glycogen: nằm giữa màng quang hợp, tồn tại dưới dạng tinh thể và có ái lực đặc biệt với thuốc nhuộm hydroxide chì. Hạt biến mất khi tế bào tảo nằm trong tối dài hạn. Được coi là sản phẩm dự trữ của quang hợp. - Hạt cyanophycin: dạng copolymer của acid aspartic và arginine với tỉ lệ 1:1 5 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai - Carboxysome: bản chất là enzyme RBP- carboxylase được bao bọc bởi một màng.  Tảo có chứa 3 nhóm sắc tố chính: - Chlorophyll hấp thụ ánh sáng lam và đỏ - Carotenoid hấp thụ ánh sáng lam và lục - Phycobilin hấp thụ ánh sáng lục, vàng và da cam Đa số các loại sắc tố có mặt trong cả 2 hệ quang hóa nhưng với tỉ lệ khác nhau II.2.3 Trao đổi chất  Nhờ có không bào khí mà Spirulina có thể nổi trên mặt nước để nhận ánh sáng và thực hiện quá trình quang hợp:  Để phản ứng quang hợp xảy ra được trong cơ thể thực vật cần có các nguyên liệu: CO2, nước, ánh sáng và một số các loại dinh dưỡng cũng như nguyên tố vi lượng. Quang hợp là phản ứng khử. Năng lượng cho phản ứng khử được lấy từ năng lượng của ánh sáng và một phần năng lượng của ánh sáng được chuyển hóa thành năng lượng hóa học tích trữ trong hydrat carbon. Trong quá trình quang hợp khí Oxy được tạo ra - Phycobilisome hoạt động như một ăngten thu nhận năng lượng mặt trời để chuyển vào PSII. Con đường truyền năng lượng bắt đầu từ phycoerythin sang phycocyanin và cuối cùng đến allophycocyanin tới PSII - Phycobilisome thu nhận khoảng 50% năng lượng ánh sáng mặt trời - Các sắc tố quang hợp bao gồm: chlorophyll, carotenoid, phycocyanin, allophycocyanin, betacaroten. - Công thức tổng quát cho quá trình quang hợp CO2 + H2O CH2O + O2 Hay 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 Đường đơn hình thành từ quá trình quang hợp được tiếp tục sử dụng để tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết khác đối với thực vật nhằm thực hiện các chức năng trao đổi chất và xây dựng các tế bào. Ngoài ra thực vật còn phải thực hiện các chức năng: duy trì sự tồn tại, phát triển và sinh sản, năng lượng để duy trì các quá trình trên được lấy từ chất hữu cơ sinh ra từ quá trình quang hợp. Vì vậy chất hữu cơ chính là nguồn vật chất để xây dụng cơ thể thực vật và đồng thời là nguồn năng lượng. Quá trình thực vật sử dụng năng lượng từ chất hữu cơ để thực hiện các chức năng sinh hóa gọi là quá trình hô hấp. Về phương diện sinh thái thì hô hấp và quang hợp là 2 quá trình ngược chiều nhau. C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + năng lượng nhiệt 6 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai  Nhờ quá trình quang hợp, tới cuối ngày là lúc tế bào tạo ra một lượng lớn carbohydrate, lúc đó 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 ra, giải phóng ra các khí được nén rồi khí đó được hấp thụ bởi các dịch xung quanh và xảy ra quá trình chuyển hóa carbohydrate thành protein  Mọi quá trình trao đổi chất đều xảy ra ở quá trình quang hợp: Hình 3: Sơ đồ quá trình quang hợp II.2.4 Sinh lý II.2.4.1 Sự sinh trưởng 7 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai Sinh khối 3 4 2 1 Thời gian 1. Pha lag 2. Pha log 3. Pha ổn định 4. Pha chết Hình 4: Đường cong sinh trưởng của kĩ thuật nuôi theo mẻ  Giai đoạn tiềm phát (Lag phase) Khi cấy vi sinh vật vào một môi trường mới số lượng thường không tăng lên ngay, đó là giai đoạn tiềm phát hay pha Lag. Trong giai đoạn này tế bào chưa phân cắt nhưng thể tích và khối lượng tăng lên rõ rệt do có sự tăng các thành phần mới của tế bào.. Giai đoạn tiềm phát dài hay ngắn liên quan đến bản thân từng loại vi sinh vật và tính chất của môi trường.Nếu tính chất hóa học của môi trường mới sai khác nhiều với môi trường cũ thì giai đoạn tiềm phát sẽ kéo dài.Ngược lại, nếu cấy từ giai đoạn logarit vào một môi trường có thành phần tương tự thì giai đoạn tiềm phát sẽ rút ngắn lại. Nếu cấy vi sinh vật từ giai đoạn tiềm phát hay từ giai đoạn tử vong thì giai đoạn tiềm phát sẽ kéo dài  Giai đoạn logarit (Log Phase) hay pha chỉ số (Exponential Phase) Trong giai đoạn này vi sinh vật sinh trưởng và phân cắt với nhịp độ tối đa so với bản tính di truyền của chúng nếu gặp môi trường và điều kiện nuôi cấy thích hợp. Nhịp độ sinh trưởng của chúng là không thay đổi trong suốt giai đoạn này, các tế bào phân đôi một cách đều đặn. Do các tế bào sinh ra chỉ khác nhau rất ít cho nên đường cong sinh trưởng là một đường trơn nhẵn chứ không gấp khúc (hình 14.1). Quần thể tế bào trong giai đoạn này có trạng thái hóa học và sinh lý học cơ bản là như nhau  Giai đoạn ổn định (Stationary Phase) hay pha cân bằng Qua giai đoạn logarit sự sinh trưởng của quần thể cuối cùng sẽ dừng lại, đường cong sinh trưởng đi ngang.Trong giai đoạn này số lượng tế bào sống là không thay đổi, có thể do số lượng tế bào mới sinh ra cân bằng với số 8 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai lượng tế bào chết đi, hoặc là tế bào ngừng phân cắt mà vẫn giữ nguyên hoạt tính trao đổi chất.  Giai đoạn tử vong (Death Phase) Việc tiêu hao chất dinh dưỡng và việc tích lũy các chất thải độc hại sẽ làm tổn thất đến môi trường sống của vi sinh vật, làm cho số lượng tế bào sống giảm xuống. Đó là đặc điểm của giai đoạn tử vong. Giống như giai đoạn logarit, sự tử vong của quần thể vi sinh vật cũng có tính logarit (tỷ lệ tế bào chết trong mỗi giờ là không đổi). Tổng số tế bào sống và tế bào chết không thay đổi vì các tế bào chết chưa bị phân hủy. II.2.4.2 Sự sinh sản: Có hai hình thức sinh sản  Sinh Sản Vô Tính - hình thành bào tử Đây là hình thức phổ biến nhất của sinh sản vô tính trong tảo. Hình thành bào tử đề cập đến quá trình trong đó bất kỳ tế bào của sinh vật sản xuất một hoặc nhiều tế bào sinh sản bên trong thành tế bào của nó. Các tế bào gốc được gọi là một bọc bào tử và tế bào mới này được gọi là bào tử . Bào tử thường được sản xuất với số lượng lớn cho sự gia tăng nhanh chóng trong quy mô dân số .Kiểm tra các slide chuẩn bị Ulothrix sp. Và xác định vị trí zoospores phát triển (co thể cử động dể dang bào tử) nằm trong bào tử động. Những zoospores bơi từ cha mẹ, định cư và phát triển trực tiếp vào các sợi mới. - Phân Đôi Tế Bào Tảo lam đơn bào sinh sản bằng cách phân đôi tế bào. Tảo lam đa bào sinh sản bằng cách gãy ra từng khúc. Khúc này gọi là khúc tản. Các sợi tảo sinh sản bằng kiểu này thường là chuỗi tế bào xếp nối nhau, thỉnh thoảng có những tế bào bất bình thường có kích thước lớn hơn. Sợi tảo thường đứt ngang ở chỗ có tế bào dị hình trên, từ đó tạo ra những sợi mới. 9 Đồ án CNTP GVHD: Ths. Trần Thị Ngọc Mai Hình 5: sinh sản vô tính  Sinh Sản Hữu Tính: Hai loại khác nhau của giao tử được sản xuất. Giao tử đực, các tế bào tinh trùng, thường là rất nhỏ, rất co thể cử động dể dang và được sản xuất với số lượng rất lớn. Giao tử cái, các tế bào trứng, là lớn hơn nhiều và không co thể cử động dể dang. Ít giao tử nữ được sản xuất. các tế bào trứng và sợi tảo đực thường liền kề với nhau trên cùng một sợi tảo để dễ dàng giao phối. vật thủy sinh như tảo, nhấn mạnh sự phân tán và khô hạn ở mức tối thiểu. Các vấn đề lớn phải đối mặt với tảo là việc chuyển giao tử. Kể từ khi môi trường ổn định làm giảm các yêu cầu thay đổi và kể từ khi chuyển giao tử có thể gây ra một khó khăn, tảo phụ thuộc rất nhiều vào sinh sản vô tính. Điều này, do đó, cung cấp một phương tiện để tăng số lượng của các cá nhân trong khi hạn chế các biến đổi di truyền. Trong thực tế, tảo không bao giờ sinh sản hữu tính. Hình 6: sinh sản hữu tính II.2.5 Dinh dưỡng: 10