Công nghệ nuôi trồng vi tảo cố định trên hệ thống Twin - Layer và ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng

Ngày 25/8/2023, Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM tổ chức hội thảo “Công nghệ nuôi trồng vi tảo cố định trên hệ thống Twin - Layer và ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng”. Đây là một trong những hoạt động của Sàn Giao dịch Công nghệ TP.HCM năm 2023, do Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI, thuộc Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM) triển khai thực hiện, với 2 hình thức: trực tiếp tại số 79 Trương Định, phường Bến Thành, Quận 1, TP.HCM và kết hợp trực tuyến trên nền tảng Google Meet. Tham dự hội thảo về phía Ban tổ chức có ThS. Nguyễn Đức Tuấn - Quyền Giám đốc CESTI. Về phía khách mời và báo cáo viên có GS.TS Michael Melkonian - Đại học Cologne Cộng hòa Liên bang Đức, nhà sáng lập CCAC; PGS.TS Trần Hoàng Dũng - Viện trưởng Viện nghiên cứu ứng dụng và chuyển giao công nghệ, trường Đại học Công Thương TP.HCM; ông Nguyễn Hữu Cường - Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Dược phẩm Quốc tế Love World; ThS. Đinh Thị Hồng Sương - Giám đốc Công ty D&H Retek USA cùng hơn 200 đại biểu đến từ các viện trường, doanh nghiệp quan tâm đến lĩnh vực nuôi trồng vi tảo, ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng trên địa bàn Thành phố.

Hội thảo đã thu hút được hơn 200 đại biểu tham dự trực tiếp tại 79 Trương Định, phường Bến Thành, Quận 1, TP.HCM

Phát biểu khai mạc hội thảo, ThS. Nguyễn Đức Tuấn - Quyền Giám đốc CESTI chia sẻ, hội thảo livestream công nghệ hàng tuần là chương trình nằm trong khuôn khổ hoạt động Sàn giao dịch Công nghệ năm 2023 do Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM tổ chức, trong đó CESTI là đơn vị triển khai thực hiện.

“Nhằm hỗ trợ kết nối các viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp quảng bá giới thiệu công nghệ. Ngày hôm nay, CESTI phối hợp với Viện Nghiên cứu Ứng dụng & Chuyển giao Công nghệ IRT - trường Đại học Công thương TP.HCM tổ chức hội thảo giới thiệu: “Công nghệ nuôi trồng vi tảo cố định trên hệ thống Twin - Layer và ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng”, ThS. Nguyễn Đức Tuấn nói.

Ông Nguyễn Đức Tuấn - Quyền Giám đốc CESTI phát biểu khai mạc hội thảo

Cũng theo, ThS. Nguyễn Đức Tuấn, được mệnh danh là “siêu thực phẩm” của tương lai, vi tảo - những loại tảo rất nhỏ chỉ có thể quan sát dưới kính hiển vi, không chỉ dùng làm thực phẩm mà còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y dược, mỹ phẩm, chăn nuôi… Nhu cầu vi tảo ngày càng cao đã kéo theo sự phát triển ngành nuôi tảo ở Việt Nam cũng như thế giới, không ít viện trường, doanh nghiệp, thậm chí là một số cơ sở sản xuất quy mô nhỏ ở Việt Nam đã nuôi trồng và thương mại hóa thành công các sản phẩm từ vi tảo.

“Qua hội thảo, CESTI mong muốn mang lại cho quý đơn vị cơ hội trao đổi, chia sẻ thông tin, tìm hiểu về công nghệ. Các đơn vị có nhu cầu sẽ tiếp tục được CESTI hỗ trợ để làm việc trực tiếp, thảo luận, đàm phán để đi đến hợp tác, chuyển giao công nghệ. Rất mong các đơn vị sẽ có được nhiều thông tin bổ ích”, ThS. Nguyễn Đức Tuấn kỳ vọng.

Tại hội thảo, chia sẻ về công trình "Nuôi cấy vi tảo bằng hệ thống hai lớp màng" do mình và các cộng sự trực tiếp nghiên cứu. GS.TS Michael Melkonian - Đại học Cologne Cộng hòa Liên bang Đức, nhà sáng lập CCAC cho biết, đây là giải pháp giúp giải quyết các khó khăn về chi phí, năng suất, chất lượng và chủng loại vi tảo. Từ đó gia tăng quy mô, chất lượng và ứng dụng sản xuất công nghiệp. Ngoài ra, vi tảo còn được chiết xuất để tạo ra những hợp chất có giá trị cao như các sắc tố tự nhiên, chất chống oxy hóa, protein, lipid, vitamin và vi khoáng… sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm bổ sung.

Cụ thể, mô hình nuôi cấy vi tảo bằng công nghệ hai lớp màng có một đặc điểm nổi trội so với các phương pháp trước đây là vi tảo được cố định trên bề mặt vật liệu nuôi, còn trong các phương pháp khác vi tảo nằm trong nước và được di chuyển theo dòng nước hoặc bám trên thành ống nuôi. Vì tảo được cố định trên bền mặt nên dễ dàng thu hoạch tảo bằng những phương pháp đơn giản, còn đối với các phương pháp khác thì cần phải dùng đến nhiều máy móc phức tạp, tốn nhiều điện năng. Do nuôi trên bề mặt vật liệu nên trao đổi khí của vi tảo cũng tốt hơn hẳn so với nuôi các phương pháp nuôi cũ.

“Một trong những điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp khác là năng suất của phương pháp này cao hơn rất nhiều lần. Cụ thể, lượng tảo khô thu được từ hệ thống nuôi cấy 2 lớp màng cho đến 150-300g trên 1 lít môi trường, với môi trường ở đây là bao gồm nước và các khoáng chất cần thiết cho vi tảo. Còn đối với, nuôi trong các phương pháp nuôi khác là 2-6 g trên 1 lít môi trường, hệ thống kín như nuôi trong ống hoặc bịch hay tảo được nuôi trong các bể hở cho năng suất thấp nhất là 0.35-0.5g cho 1 lít môi trường nuôi.”, GS.TS Michael Melkonian nói.

Cũng theo GS.TS Michael Melkonian, mô hình này có thể giúp giảm chi phí bằng cách khắc phục các khó khăn thường gặp khi nuôi trong túi hoặc bể như tiêu thụ quá nhiều nước và năng lượng, trao đổi khí bị hạn chế, ánh sáng bị giảm bớt.

“Người ta có thể dễ dàng thu hoạch tảo bằng cách tách rời tảo với hàm lượng nước chỉ có 70 - 85 %, giảm hơn 100 lần so với nuôi trong túi hoặc bể, như vậy có thể bỏ bớt công đoạn làm kết tủa và quay ly tâm”, GS.TS Michael Melkonian chia sẻ thêm.

GS.TS Michael Melkonian cùng PGS.TS Trần Hoàng Dũng hào hứng chia sẻ những thông tin quan trong liên quan đến công nghệ nuôi cấy vi tảo tại hội thảo

Cũng tại hội thảo, PGS.TS Trần Hoàng Dũng - Viện trưởng Viện nghiên cứu ứng dụng và chuyển giao công nghệ, trường Đại học Công Thương TP.HCM cũng đã giới thiệu chi tiết về “Công nghệ nuôi trồng vi tảo cố định trên hệ thống Twin - Layer và ứng dụng sản xuất thực phẩm chức năng”.

Cụ thể, theo quy trình công nghệ, vi tảo được cố định trên bề mặt vật liệu nuôi, mỗi phiến nuôi có diện tích khoảng 0,05-1m2, có thể kết hợp nhiều phiến thành từng module khi nuôi trồng quy mô lớn. Ở mô hình này, vi tảo tập trung hoàn toàn ở bề mặt nên hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt nhất. Vì vi tảo được cố định trên bề mặt nên dễ dàng thu hoạch bằng những phương pháp đơn giản không cần ly tâm hay kết tủa giúp giảm chi phí và nhân công khi mở rộng quy mô nuôi trồng. Nhiều loài vi tảo đã được nuôi trồng để tạo nguồn thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, phân bón hữu cơ…

“Công nghệ nuôi cấy vi tảo cố định trên màng cơ chất xốp cố định phương nghiêng là một đột phá mang tính đổi mới và tiềm năng trong việc tăng cường hiệu suất nuôi trồng vi tảo và bảo vệ môi trường. Với sự sáng tạo và tính toàn diện, phương pháp này có thể định hình lại ngành công nghiệp vi tảo và góp phần vào việc giải quyết các thách thức toàn cầu về nguồn tài nguyên và môi trường”, PGS.TS Trần Hoàng Dũng nói.

Cũng theo PGS.TS Trần Hoàng Dũng, trong nhiều năm qua nhóm tác giả Viện Nghiên cứu Ứng dụng và Chuyển giao Công nghệ IRT từ những thành tựu trước đó, đã tập trung nghiên cứu, ứng dựng và dần hoàn thiện nhiều hệ thống nuôi trồng vi tảo khác nhau. Cụ thể có thể kể đến như, hệ thống thiết bị nuôi vi tảo trên hệ thống quang sinh học hai lớp màng quy mô nhỏ theo phương ngang (hệ thống nhỏ). Khi tiến hành tuyển chọn khả năng tăng trưởng và sinh astaxanthin từ các chủng tảo CCAC 0125, CCAP 34/13, NIES 144 và HB cho thấy các chủng đều sinh trưởng khá cao và khả năng tích lũy astaxanthin khi gặp điều kiện bất lợi tương đối lớn. Trong đó, chủng CCAP 34/13 cho khả năng tích lũy astaxanthin cao nhất, có thể đảm bảo cho quá trình sản xuất và thu nhận astaxanthin trên quy mô lớn.

Qua đó, tối ưu hóa quá trình nuôi cấy chủng H. pluvialis có năng suất cao chọn được trên hệ thống nhỏ theo phương ngang, xác định được một số điều kiện nuôi trên hệ thống nhỏ: bổ sung CO2 1,0% vào môi trường dinh dưỡng và cường độ chiếu sáng 470 – 790 μmol photon m-2 s-1 là phù hợp nhất để đạt mức tăng sinh khối khô là 4,92 g/ngày/m2 với tỷ lệ astaxanthin chiếm 1,53% sinh khối khô.

Đồng thời, đối với hệ thống thiết bị nuôi vi tảo trên hệ thống quang sinh học hai lớp màng quy mô lớn theo phương ngang (hệ thống lớn) đã tối ưu hóa được quy trình nuôi cấy chủng H. pluvialis có năng suất cao được chọn trên hệ thống lớn theo phương ngang:

+ Đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm phù hợp bằng các hệ thống làm mát, hút ẩm để đảm bảo sinh trưởng của vi tảo.

+ Mật độ tảo ban đầu phù hợp nhất là 7,5 g sinh khối khô/m2.

+ Phương thức bổ sung CO2 cho vi tảo phù hợp: sục khí bổ sung CO2 vào môi trường nuôi kết hợp phun không khí sạch lên bề mặt.

+ Hệ thống chiếu sáng hệ thống lớn cho kết quả tăng sinh khối và hàm lượng astaxanthin cao nhất: hệ thống 2 đèn natri cao áp 400W.

Ngoài ra, còn xây dựng được quy trình cấy chủng H. pluvialis có năng suất cao trên hệ thống lớn theo phương ngang. Nuôi cấy vi tảo trên hệ thống lớn với quy trình và điều kiện trên cho thấy kết quả tăng sinh khối đạt tối đa là 6,08 g/ngày/m2 với tỷ lệ astaxanthin đạt mức 1,75% lượng sinh khối khô của tế bào.

“Hiện nay, nhóm tác giả tại Viện Nghiên cứu Ứng dụng và Chuyển giao Công nghệ IRT còn nghiên cứu thực nghiệm dùng đèn LED có bước sóng và độ sáng phù hợp thay cho đèn natri cao áp để tăng tỷ lệ sống cho vi tảo. Đồng thời, phát triển thêm chế độ tự động bổ sung các chỉ số dinh dưỡng theo từng loại tảo, tạo điều kiện cho vi tảo phát triển tốt nhất. Thông qua hội thảo mong muốn giới thiệu và chuyển giao công nghệ cho các cá nhân, đơn vị có nhu cầu”, PGS.TS Trần Hoàng Dũng chia sẻ thêm.

Cũng trong khuôn khổ hội thảo, các đơn vị có nhu cầu tư vấn, nghiên cứu, ứng dụng và chuyển giao công nghệ đã cùng ký kết biên bản ghi nhớ hợp tác trong thời gian từ 3 đến 5 năm.

Đại diện Ban tổ chức, các chuyên gia, nhà khoa học cùng các đơn vị có nhu cầu hợp tác chuyển giao công nghệ chụp hình lưu niệm sau nghi thức ký kết bản ghi nhớ

Nhật Linh (CESTI)