NGHIÊN cứu QUY TRÌNH sản XUẤT POLYSACCHARIDE từ tảo XOẮN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG HỢP Đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT POLYSACCHARIDE TỪ TẢO XOẮN Mã số: D2019-CS-05 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Đông Phương Đà Nẵng, tháng 10 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG HỢP Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thị Đông Phương Thư ký đề tài: ThS Trần Thị Ngọc Thư Thời gian thực hiện: tháng 10/2019 đến 10/2020 Kinh phí đầu tư: 98.741.200 VNĐ Đà Nẵng, tháng 10 năm 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v LỜI CÁM ƠN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Nội dung nghiên cứu Hiệu kinh tế - xã hội, khả ứng dụng phương thức chuyển giao kết nghiên cứu: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tảo xoắn 1.1.1 Tiềm tảo xoắn 1.1.2 Thành phần hoá học tảo xoắn 1.2 Polysaccharide 10 1.2.1 Cấu trúc polysaccharide 10 1.2.2 Nguồn lợi dinh dưỡng quan trọng 13 1.2.3 Độ hoà tan 14 1.2.4 Hệ enzyme 15 1.2.5 Đặc tính chống oxi hố polysaccharide chiết xuất từ tảo xoắn 15 1.3 Phương pháp chiết xuất polysaccharide từ tảo xoắn 18 CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 i 2.1 Nguyên vật liệu, hoá chất 20 2.1.1 Giống tảo thiết lập nuôi tảo 20 2.1.2 Hoá chất - Thiết bị 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1 Khảo sát điều kiện chiết PSP 22 2.2.2 Khảo sát điều kiện tinh PSP 23 2.2.3 Các phương pháp phân tích 25 2.3.1 Phân tích hàm lượng đường tổng protein tổng 25 2.3.2 Xây dựng đường chuẩn 27 2.3.3 Thử nghiệm độ chống oxi hoá PSP 28 2.3.4 Phân tích cấu trúc PSP tinh 28 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Xây dựng mô hình ni thu nhận Spirulina phịng thí nghiệm 32 3.2 Thiết lập phương pháp chiết tách PSP từ Spirulina ni phịng thí nghiệm 33 3.3 Tinh PSP 35 3.3.1 Đánh giá thành phần hóa học bột PSP 35 3.3.2 Khảo sát thành phần đường đơn mẫu PSP 36 3.4 Hoạt tính chống oxi hố PSP tinh 38 3.5 Đề xuất quy trình sản xuất Polysaccharide từ tảo xoắn 41 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 Kết luận 45 Kiến nghị 46 KẾ HOẠCH ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 53 Phụ lục 1: Quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn 53 Phụ lục 1.1 Quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn 53 ii Phụ lục 1.2 Thuyết minh quy trình 53 Phụ lục 1.3 Tính tốn hiệu suất q trình chiết tách 54 Phụ lục 2: Kết phân tích 56 Phụ lục 2.1 Kết phân tích loại đường phương pháp HPLC 56 Phụ lục 2.2 Kết phân tích hàm lượng poly saccharide 60 Phụ lục Bài báo khoa học 63 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tảo Spirulina platensis Hình 1.2 Cấu trúc polysaccharide 12 Hình Ni cấy tảo xoắn phịng thí nghiệm 21 Hình 2 Sơ đồ phương pháp chiết tảo nước nóng 22 Hình Sơ đồ chiết tảo phương pháp đóng băng- tan băng 23 Hình Sơ đồ cơng nghệ quy trình sản xuất polysaccharide 24 Hình Đường chuẩn tiêu đường tổng theo phương pháp Dubois 26 Hình Đường chuẩn protein tổng xác định phương pháp Bradford 28 Hình Hệ thống phân tích HPLC để phân tích cấu trúc PSP tinh 29 Hình Đường chuẩn chín loại đường monosaccharide cho phân tích HPLC (a) Đường chuẩn Glucose; (b) Đường chuẩn Manose; (c) Đường chuẩn Galactose; (d) Đường chuẩn xylose; (e) Đường chuẩn Fructose; (f) Đường chuẩn (Ribose); (g) Đường chuẩn Arabinose; (h) Đường chuẩn Rhamnose; (i) Đường chuẩn Fucose 30 Hình Đường tăng trưởng S.platensis 07 môi trường Zaroukh 32 Hình Thử nghiệm chống oxi hố PSP tinh bốn phương pháp chiết nước nóng, kiềm, siêu âm đóng băng – tan băng 39 Hình 3 Ni tảo Spirulina dạng cầu mở 42 Hình Ni tảo Spirulina dạng cầu mở nhà kính 42 Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất PSP phương pháp đóng băng – tan băng đề xuất 43 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Thành phần hoá học dinh dưỡng Spirulina Bảng Thành phần loại polysaccharide 11 Bảng Môi trường Zarouk nuôi S.platensis 07 20 Bảng 2 Hoá chất sử dụng để chiết PSP 21 Bảng Hoá chất sử dụng phương pháp đo đường tổng protein tổng 21 Bảng Hoá chất sử dụng xác định khả chống oxi hoá PSP 22 Bảng Pha loãng từ dung dịch gốc glucose (100 mg/L) cho đường chuẩn 26 Bảng Pha loãng từ dung dịch gốc BSA (100 mg/L) cho đường chuẩn 27 Bảng Thành phần PSP thô thu phá vỡ tế bào tảo xoắn 34 Bảng Hàm lượng PSP tinh thu tiến hành tinh 35 Bảng 3 Thành phần protein so sánh hai loại PSP 36 Bảng Thành phần đường đơn polysaccharide thu từ trình thuỷ phân dịch chiết bốn phương pháp chiết tách* 37 Bảng IC50% PSP tinh chiết từ bốn phương pháp 40 PL2 Standard mix 0.1mg/L 56 PL2 Freezing-Thawing method 56 PL2 Ultra sound method 57 PL2 Hot water method 58 PL2 Lye method 59 v LỜI CÁM ƠN Với cần thiết cho đời sản phẩm thiên nhiên phục vụ đời sống người mà không ảnh hưởng tới sức khoẻ, nhiều thực vật nuôi trồng để đến mục đích cuối Chúng tơi cảm ơn tới Sở Khoa học Công nghệ thành phố Đà Nẵng tài trợ đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn” Sở Khoa học Công nghệ thành phố Đà Nẵng thực thành công Chúng cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng quản chủ trì đề tài, giúp phân sở vật chất, trang thiết bị phịng thí nghiệm Chúng tơi cảm ơn đồng nghiệp Khoa Cơng nghệ Hố học – Mơi trường Đà Nẵng góp ý cho chúng tơi mặt chuyên môn đề tài Xin chân thành cảm ơn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Polysaccharide tảo xoắn Spirulina platensis (PSP) loại polysaccharide hòa tan nước chiết xuất từ Spirulina platensis Nó chứng minh có đặc tính chống khối u, chống oxy hóa, chống lão hóa chống vi-rút có triển vọng ứng dụng rộng rãi thực phẩm, dược phẩm thực phẩm chức Là đại phân tử hòa tan nước, PSP thu loạt q trình tách phức tạp, bao gồm chiết nước nóng, kết tủa, khử protein phương pháp sắc ký cột khác dựa Sephadex, Sephacryl Sepharose Tuy nhiên, có số nhược điểm hạn chế quy trình tách truyền thống, chẳng hạn quy trình tốn cơng, suất thấp, tiêu thụ nhiều thuốc thử hữu chi phí cao Hơn nữa, phương pháp truyền thống, phương pháp phân giải enzym phương pháp Sevage, bao gồm thuốc thử hóa học q trình tinh chế phức tạp, thường sử dụng để loại bỏ protein từ polisaccharide Với phát triển nhanh chóng cơng nghệ nuôi trồng tảo xoắn, nhà khoa học nước ứng dụng thành công thành nhiều nơi giới vào việc nuôi tảo xoắn với suất lớn nước nhà Tuy nhiên, nghiên cứu sâu chiết tách sản phẩm từ tảo xoắn chưa quan tâm nhiều, đặc biệt chiết tách PSP nhóm nghiên cứu lựa chọn đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn’’ Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp chiết tách polysaccharide Spirulina sp an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng - Tảo xoắn Spirulina platensis 07 - Polysaccharide chiết tách tinh từ tảo xoắn 3.2 Phạm vi nghiên cứu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Tổng quan tài liệu, tìm hiểu thực tế quy trình sản xuất tảo xoắn - Tìm hiểu thực tế quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Thu hoạch tảo xoắc từ q trình ni tảo phịng thí nghiệm - Thiết lập trình chiết tách PSP từ bốn phương pháp nghiên cứu lý thuyết sau: Phương pháp chiết tách PSP nước nóng, phương pháp chiết tách PSP kiềm, Phương pháp chiết tách PSP siêu âm phương pháp chiết tách PSP đóng băng – tan băng - Phân tích hoạt tính chống oxi hoá PSP chiết thành phần PSP HPLC, định lượng đường tổng phương pháp Dubois, protein tổng phương pháp Bradford Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Xây dựng mơ hình ni Spirulina phịng thí nghiệm 1.1 Thiết lập ni Spirulina bình nhựa 20 L 1.2 Thiết lập thu sinh khối Spirulina Nội dung 2: Thiết lập phương pháp chiết tách PSP từ Spirulina nuôi phịng thí nghiệm: 2.1 Phương pháp chiết xuất nước nóng 2.2 Phương pháp chiết xuất dung dịch kiềm 2.3 Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm 2.4 Phương pháp đóng băng-tan băng - Nội dung 3: Phân tích đánh giá hoạt tính sinh học PSP EXTRACTION OF POLYSACCHARIDE FROM SPIRULINA PLATENSIS – NEW DOMINANCE IN FREZE-THAW METHOD Nguyen Thi Dong Phuong1, Le Thi Van Anh2, Le Thi Dieu Huong1, Pham Thi My Yen1 The University of Danang, University of Technology and Education * To whom correspondence should be addressed E-mail: ntdphuong@ute.udn.vn SUMMARY The polysaccharide is one of the key natural products that profit human living conditions This study aimed at investigating the polysaccharide extraction from Spirulina platensis (PSP) basing on previous researches on optimization of experimental conditions by hot water, lye, ultrasound-assisted and freeze-thaw method As a result, the efficiency of raw PSP for four extraction methods was higher than previous studies and detailed at 68.35%, 65%, 76.9% and 85.1% for hot water, lye, ultrasound-assisted and freeze-thaw extraction method, respectively Particularly, the efficiency of pure PSP extraction was most dominant with 14.89% of the dry matter of raw PSP Moreover, the characterization of pure PSP extract was implemented by the analysis of monosaccharides so that determined the emphasized compounds for nutritional foods The major composition was spotted to glucose and galactose while glucose composition was up to 85% after being hydrolyzed to the end Another important property determined, the capacity of the antioxidant activity of pure polysaccharide, exhibited the highest IC64 at 780 mg mL-1 for the freeze-thaw extraction method Meanwhile, IC 50 with a control sample of ascorbic acid at 101.7 mg mL-1 was determined at 373, 403, 276, and 258 mg mL-1 for hot water, lye, ultrasound-assisted, and freeze-thaw extraction method, respectively Key words: Polysaccharide; monosaccharide; antioxidation activity; Spirulina platensis, nutritional food INTRODUCTION\ Natural products have been constantly searched to combat aging from to prolong youth and health safety Indeed, the cost of skin rejuvenation is of particular interest to women, who are willing to invest a huge amount, about 64 20-30% of living-budget to this To meet this demand, many beauty establishments sprout up like mushrooms in response to the large number of female customers However, manufacturers of beauty products are also under great pressure from counterfeit, unknown original products floating on the market, discrediting to women's confidence in the existing trademark of natural products While almost of famous brands’ beauty products made from Spirulina are very expensive Spirulina is an edible and nutritious food, containing up to 60% - 70% protein, 6%-, 12% polysaccharide, fatty acids and minerals, and many vitamins In addition, Spirulina is payed attention because of biological activities in the human body and plays a unique role in various medicinal cases and health care(L L Yang et al., 2012; L Yang et al., 2009) The polysaccharide in Spirulina (PSP) has been reported to have anti-cancer, antioxidant, anti-aging, immunomodulatory and antiviral activity [7], [33] The polysaccharide properties could vary according to methods and forms of performing extraction [2], [24], [27] In the study of Qu et al published in 2013, the extraction of PSP by ultrasound method resulted in a higher content than hot water, but the antioxidant activity of PSP has decreased (Qu et al., 2013) Method of extracting PSP by freezing and thawing of Wang et al., published in 2018 defeated this disadvantage, but more complicated in the implementation of experiments [24] Although the PSP compounds were studied in Vietnam on the antioxidant properties of Spirulina by Nguyen Le Anh Dao et al., published in 2018, assessing the biological activity of PSP [35] and PSP xtracted from shiitake mushrooms of Trần Thị Hồng Hà et al., published in 2013 (Hồng Hà et al., 2013) but, they payed much attention to the antioxidant activity of extract from Spirulina and other activities of PSP from many other plant sources as Vo Hoai Bac 's research group [37]; In other words, studies published on plants except 65 for Spirulina In addition, the extraction methods for obtaining PSP from Spirulina have been of little interest, the studies mostly focus on obtaining biological activities of the PSP with little interest in the PSP extraction process, which would affect the PSP yield as well as the desirable biological characteristics To solve current problems of studying PSP extraction conditions by biological methods in order to maximize PSP content and ensure their biological activities, this study used four method of extraction as hot water, ultrasonic-assisted, lye and freeze-thaw to alemiorate the performance of polysaccharide extracted and purificated from Spirulina platensis Consequently, the pure PSP was analysed monosaccharide components and its property in the free radical scavenging activity MATERIALS AND METHODS Materials S.platensis was harvested at the laboratory of university of Technology and Education-The university of Danang and dried for further extraction process In prior implementing the extraction process, S.platensis was dried and dertermined the dry matter weight The chemicals for analysis were bought from Merck, Vietnam and Sigma, America including 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH) for test of free radicals, Coomassie Brilliant Blue G250 for determining total protein by Bradford method, Phenol, Sulphuric acid, Chlohydric acid, Glucose, Albumin and Ascorbic acid as standards Extraction of PSP Based on Wang et al., 2013, S.platensis was extracted versu four method so that compared to the performance of extraction process and evaluation the properties of polysaccharide Therefore, the extraction process was implemented as follows: 66 a, Hot water extraction: S.platensis powder weighed of 40g is added to 1.6 kg of water The mixture was stirred vigorously in a water bath at 80 ∘C for hours, then centrifuged at 4300 rpm for 20 minutes The solution obtained from the centrifuge was concentrated to 1/5 of the original volume Afterwards, 95% ethanol was added to the concentrated solution at a volume five times the volume of the concentrated solution The mixture with ethanol was placed in the refrigerator overnight, then centrifuged at 4300 rpm for 20 minutes The precipitate was washed with acetone, filtered and then dried Assess the effectiveness of raw PSP for this method b, Lye extraction: S.platensis powder weighed of 40g was added to 1.6 kg of water and the pH was adjusted to 10.0 by adding a volume of NaOH 1M The next extraction steps were similar to section 1.1 Evaluate raw PSP acquisition efficiency for this method c, Ultrasound-assisted extraction: S.platensis powder weighed of 40g was added to 1.6 kg of water and the mixture was ultrasound for 50 minutes at 50 ∘C and 320 W The remaining experimental steps were the same as those in a Assess the effectiveness of obtaining raw PSP for this method d, Freeze-thaw extraction: Spirulina powder (40 g) is added to 1.6 kg of water The mixture was then frozen at - ° C for hour and melted at 30 °C for hour The remaining experimental steps were the same as those in a Evaluate PSP acquisition efficiency for this method The efficiency of raw PSP extraction was calculated as follows: 𝐸, % = 𝑟𝑎𝑤 𝑃𝑆𝑃 𝑑𝑟𝑦 𝑤𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 × 100 (1) 𝐵𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑑𝑟𝑦 𝑤𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡 Purification and decoloration of PSP Raw PSP, after being obtained from the above extraction methods, was purified and decolorized The steps taken are as follows: - Dissolve the raw PSP in distilled water until dissolved 67 - Adjust the pH to 7.0 with the solution of 1M HCl or 1M NaOH - Add 3% of papain to the mixture and incubate at 50 ° C for 2.5 hours - Add 5% TCA and boil to inactivate enzyme - Let mixture in the refrigerator oC overnight - Centrifugate the mixture to collect the supernatant - Add 5% TCA solution and leave overnight in a refrigerator of ° C - Protein-extracted PSP solution is kept at 55 °C - Adjust the pH to 8.0 with a concentrated ammonia solution - Add 30% hydrogen peroxide solution and leave it stable for hours - Add 95% concentration of ethanol overnight at ° C to obtain a precipitate The precipitate was dissolved in distilled water and again precipitated with 95% of Ethanol, this step is carried out times The final precipitate is washed with anhydrous ethanol, acetone and ether and then dried The dried sample is then stored in the freezer at -20 ° C for further analysis Total sugar, total protein assay For determining total carbohydrates of purified PSP, method of Dubois published in 1956 was used (Dubois et., 1956) Total protein in S.pirulina was concised by Bradford method [39] DPPH test ml solution of DPPH 0.1mM with methanol was added to ml of PSP aqueous with concentration prepared in range 780 – 24 µg mL-1 and then incubated in room temperature for 30 mins The free radical scavenging activity of each sample was determined by comparing its absorbance with that of a blank (ethanol) Meanwhile, ascorbic acid is used as a standard The ability to scavenge the DPPH free radical was recorded using the following equation: 𝐷𝑃𝑃𝐻 𝑠𝑐𝑎𝑣𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑔 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑦 (%) = (1 − 𝐴𝑡 ) × 100 (2) 𝐴𝑐 where Ac is the absorbance of the control and At is the absorbance of test sample [40], [41] 68 Analysis of monosaccharide by HPLC For evaluating the valuable components of pure PSP in extract, the analysis of monosaccharide was neccessary to analyse by HPLC These experimental procedures were performed as published in (Nguyen et al., 2020) RESULTS AND DISCUSSION Extraction and purification of PSP Prior to evaluating the behavior of PSP extracted in the construction of polysaccharide and anti-oxidation activity, data of extract were recorded to calculate the efficiency of raw PSP extraction according to Eq that results indicated in Table Likewise, the composition of pure PSP was determined from the purification of raw PSP The difference between four extraction methods definitely raised the effeciency of purification of raw PSP that depended on the raw PSP extracted Table Compositions of PSP extracted and PSP purified Hot water extraction Lye extraction Ultrasonic-assisted extraction Freeze - Thaw extraction Raw PSP Dry matter, g 17.087 ± 0.78 16.25 ± 1.2 19.225 ± 1.2 21.263 ± 0.52 Efficiency, % 68.35 65 76.9 85.1 Pure PSP Dry matter, g Composition pure PSP, % of 1.98 ± 0.06 1.917 ± 0.05 2.721 ± 0.05 3.167 ± 0.07 11.59 11.79 14.15 14.89 According to Wang et al published in 2018, the efficiency of lyse extraction was indicated to the highest value of pure PSP with PSP content of 10.8%[24] Another example of composition of total sugar in PSP was dicussed in publication of Markou et al., 2012) with carbohydrate content of 10% Meanwhile, the results in this study presented another aspect of extraction, the 69 highest pure PSP inherented to freeze-thaw extraction method The efficiency of extraction to obtain the raw PSP in this method was represented highest (Table 1), suggesting a suitable extraction method for harvesting pure PSP according to a safe and economical production of PSP in large scale Although this study aimed to investigating the PSP extraction, but composition of protein was also determined to compare with other researches cited above The protein content from four extraction methods was indicatied in Table Lupatini et al published their study in 2017 indicating the percentage of protein in 100 g biomass of S.platensis of 38.42% with ultrasound-assisted extraction method [7] while our study resulted in protein of 27.5% as recorded for mass of total soluble protein in 100 g of raw PSP Table Composition of protein (%) in fractions of S.platensis with its concentration in biomass of 57.02 ± 2.2 % Extraction method Hot Lye water Raw PSP, mg Ultrasonic- Freeze- assisted Thaw 27 25 22.5 24.25 3.4 2.3 3.1 2.65 100g-1 Pure PSP, % Composition of monosaccharide Based on Nguyen et al published 2020, pure PSP extracted was determined by HPLC to shid light to the principal compositions of monosaccharide constructing the PSP (Nguyen et al., 2020) The analysis data of night monosaccharides indicated in Table that xylose and ribose were not detective in four extraction methods Moreover, the composition of Glucose irrespective of extraction methods was highest than other monosaccharides Compared to previous researches, Glucose compound in this study was also 70 detected higher, for instance, Wang et al (2018) found the composition of basic glucose at 21.3% against to other monosaccharides Shekaram et al., (1987) also detected most of this compound at 75.1% [43] Meanwhile, Glucose was found in Table up to more 80%, suggesting to high content of Glucosamine in pure PSP The second major composition was found as Galactose, which was detected to more 7.5% for hot water extraction method This result exhibits a important aspect in human healthy, the composition of glucose would contribute on treating rheumatic pains Table Characterization of polysaccharide through monosaccharide compounds Hot water hydrolysate* percentage (%) Lye hydrolysate* percentage (%) Ultrasonic-assisted hydrolysate* percentage (%) Freeze-Thaw hydrolysate* percentage (%) Fucose 0.97 0.90 1.10 1.12 Rhamnose 3.57 2.56 1.73 2.10 Arabinose 2.30 2.10 3.30 4.52 Galactose 7.67 7.12 4.50 4.05 Glucose 82.53 83.25 84.97 83.80 Mannose 3.00 4.07 4.17 4.20 Xylose ND ND ND N.D Fructose 0.00 0.00 0.23 0.21 Ribose ND N.D ND N.D Monosaccharide N.D : not detected * : hydrolysate was analyzed with three repeats Anti-oxidation activity To evaluate the capacity of anti-oxidation of pure PSP, acid ascorbic was used to compare to another compound driven from the plant With analysis data, results of the anti-oxidation activity of four pure PSPs extracted from four methods were assumed in Figure With fluctuations in the extraction method, PSPs extracted exhibited slight changes through the DDPH scavenging effects As shown in Figure 1, pure PSPs exhibited strong antioxidant activities through 71 ICs at 780 µg mL-1 over 60% Compared to four extractions, the freeze-thaw method was found with the dominant efficiency of extraction as well as scavenging oxygen With the highest value in the concentration of pure PSP in the freeze-thaw extraction method, the inhibition of oxidation was tested by DPPH and valued to IC50 of 258.8 µg mL-1 against to IC50 of ascorbic acid of 101.7 µg mL-1 (Table 4) This result exhibited a strong antioxidation of pure PSP extracted by the freeze-thaw method in comparison to Vitamine C Meanwhile, various natural products have the capacity of antioxidation such as tronchuda cabbage seeds with IC50 of 356 µg mL-1 [29], green tea with 0.481.16 mg DW mg-1 DPPH [30] Figure The antioxidant potential of pure PSP in content of 780 µg mL -1 by four extraction methods; DPPH is a free radical that reacts with polysaccharide able to free a hydrogen Table IC50 of pure PSP from four extraction methods against to ascorbic acid Extraction method Concentration of PSP −1 aqueous, 𝜇𝑔 𝑚𝐿 Hot water Lye Ultrasonic-assisted Freeze-Thaw Acorbic acid 373.13 403.86 276.34 258.87 101.71 CONCLUSION 72 This study carried out another aspect of polysaccharide extraction from Spirulina platensis basing on previous researches Our results indicated that the efficiency of raw and pure PSP extraction attained was higher than theirs in particular the freeze-thaw method This is able to profit global production of polysaccharide from S.platensis such as applying a simple extraction method, economical in operating a process Moreover, the pure PSP consists of special characterictic such as the antioxidation activity that evaluated through value of IC50 compared to ascorbic acid Acknowledgements: This research was supported by Danang Department of Science and Technology REFERENCES [1] R A Soni, K Sudhakar, and R S Rana, “Spirulina – From growth to nutritional product: A review,” Trends Food Sci Technol., vol 69, pp 157– 171, 2017 [2] G Markou, I Angelidaki, and D Georgakakis, “Microalgal carbohydrates: An overview of the factors influencing carbohydrates production, and of main bioconversion technologies for production of biofuels,” Appl Microbiol Biotechnol., vol 96, no 3, pp 631–645, 2012 [3] Apbn, “Apbn.V8N11-Comments&Anal,” vol 8, no 23, pp 1298–1302, 2004 [4] O Pulz and W Gross, “Valuable products from biotechnology of microalgae,” Appl Microbiol Biotechnol., vol 65, no 6, pp 635–648, 2004 [5] S Van Iersel and A Flammini, Environment and natural resources management working paper Environment climatechange Bioenergy monitoring and assessment 2010 [6] K Sudhakar and M Premalatha, “Characterization of micro algal biomass through FTIR/TGA /CHN analysis: Application to scenedesmus sp.,” 73 Energy Sources, Part A Recover Util Environ Eff., vol 37, no 21, pp 2330– 2337, 2015 [7] A L Lupatini, L de Oliveira Bispo, L M Colla, J A V Costa, C Canan, and E Colla, “Protein and carbohydrate extraction from S platensis biomass by ultrasound and mechanical agitation,” Food Res Int., vol 99, pp 1028–1035, 2017 [8] Anupama and P Ravindra, “Value-added food: Single cell protein,” Biotechnol Adv., vol 18, no 6, pp 459–479, 2000 [9] F F Madkour, A E W Kamil, and H S Nasr, “Production and nutritive value of Spirulina platensis in reduced cost media,” Egypt J Aquat Res., vol 38, no 1, pp 51–57, 2012 [10] B Raoof, B D Kaushik, and R Prasanna, “Formulation of a low-cost medium for mass production of Spirulina,” Biomass and Bioenergy, vol 30, no 6, pp 537–542, 2006 [11] A Howe, S Sato, I Dweikat, M Fromm, and T Clemente, “Rapid and reproducible Agrobacterium-mediated transformation of sorghum,” Plant Cell Rep., vol 25, no 8, pp 784–791, 2006 [12] A Belay, Y Ota, K Miyakawa, and H Shimamatsu, “Current knowledge on potential health benefits of Spirulina,” J Appl Phycol., vol 5, no 2, pp 235–241, 1993 [13] T M Mata, A A Martins, and N S Caetano, “Microalgae for biodiesel production and other applications: A review,” Renew Sustain Energy Rev., vol 14, no 1, pp 217–232, 2010 [14] M L Parages, R M Rico, R T Abdala-Díaz, M Chabrillón, T G Sotiroudis, and C Jiménez, “Acidic polysaccharides of Arthrospira (Spirulina) platensis induce the synthesis of TNF-α in RAW macrophages,” J Appl Phycol., vol 24, no 6, pp 1537–1546, 2012 [15] R Chaiklahan, N Chirasuwan, P Triratana, V Loha, S Tia, and B 74 Bunnag, “Polysaccharide extraction from Spirulina sp and its antioxidant capacity,” Int J Biol Macromol., vol 58, pp 73–78, 2013 [16] C Stylianopoulos, “Carbohydrates: Chemistry and Classification,” Encycl Hum Nutr., vol 1–4, pp 265–271, 2012 [17] H Ma et al., “Polysaccharide from Spirulina platensis ameliorates diphenoxylate-induced constipation symptoms in mice,” Int J Biol Macromol., vol 133, pp 1090–1101, 2019 [18] B W B Holman and A E O Malau-Aduli, “Spirulina as a livestock supplement and animal feed,” J Anim Physiol Anim Nutr (Berl)., vol 97, no 4, pp 615–623, 2013 [19] C Y Chen et al., “Microalgae-based carbohydrates for biofuel production,” Biochem Eng J., vol 78, pp 1–10, 2013 [20] O P Sharma and T K Bhat, “DPPH antioxidant assay revisited,” Food Chem., vol 113, no 4, pp 1202–1205, 2009 [21] T R Meagher and C Vassiliadis, “Phenotypic impacts of repetitive DNA in flowering plants,” New Phytol., vol 168, no 1, pp 71–80, 2005 [22] T Tachibana, M Ogino, R Makino, M S I Khan, and M A Cline, “Lipopolysaccharide reduces food passage rate from the crop by a prostaglandin-independent mechanism in chickens,” Br Poult Sci., vol 58, no 1, pp 100–106, 2017 [23] Y Shen, W Yuan, Z J Pei, Q Wu, and E Mao, “Microalgae Mass Production Methods,” Trans ASABE, vol 52, no 4, pp 1275–1287, 2009 [24] B Wang et al., “Extraction of Polysaccharide from Spirulina and Evaluation of Its Activities,” Evidence-based Complement Altern Med., vol 2018, 2018 [25] T Hayashi et al., “Synaptic vesicle membrane fusion complex: Action of clostridial neurotoxins on assembly,” EMBO J., vol 13, no 21, pp 5051– 5061, 1994 75 [26] K Afshari, V Samavati, and S A Shahidi, “Ultrasonic-assisted extraction and in-vitro antioxidant activity of polysaccharide from Hibiscus leaf,” Int J Biol Macromol., vol 74, pp 558–567, 2015 [27] X Wu, R Li, Y Zhao, and Y Liu, “Separation of polysaccharides from Spirulina platensis by HSCCC with ethanol-ammonium sulfate ATPS and their antioxidant activities,” Carbohydr Polym., vol 173, pp 465–472, 2017 [28] L Xin, H Hong-ying, and Z Yu-ping, “Growth and lipid accumulation properties of a freshwater microalga Scenedesmus sp under different cultivation temperature,” Bioresour Technol., vol 102, no 3, pp 3098–3102, 2011 [29] D M Pereira, F Ferreres, P A Valentão, and P B Andrade, “Brassica Seeds: Metabolomics and Biological Potential,” Nuts Seeds Heal Dis Prev., pp 83–91, 2011 [30] F Balci and F Özdemir, “Influence of shooting period and extraction conditions on bioactive compounds in Turkish green tea,” Food Sci Technol., vol 36, no 4, pp 737–743, 2016 [31] L Yang et al., “Inhibitory effects of polysaccharide extract from Spirulina platensis on corneal neovascularization,” Mol Vis., vol 15, no September, pp 1951–1961, 2009 [32] L L Yang, Q J Zhou, Y Wang, Y Gao, and Y Q Wang, “Comparison of the therapeutic effects of extracts from Spirulina platensis and amnion membrane on inflammation-associated corneal neovascularization,” Int J Ophthalmol., vol 5, no 1, pp 32–37, 2012 [33] F Kurd and V Samavati, “Water soluble polysaccharides from Spirulina platensis: Extraction and in vitro anti-cancer activity,” Int J Biol Macromol., vol 74, pp 498–506, 2015 [34] C Qu, S Yu, L Luo, Y Zhao, and Y Huang, “Optimization of ultrasonic extraction of polysaccharides from Ziziphus jujuba Mill By response surface methodology,” Chem Cent J., vol 7, no 1, p 1, 2013 76 [35] N L A Đào, N T C Tiên, and T M Phú, “Ảnh hưởng dung mơi chiết tách đến hoạt tính chống oxy hóa cao chiết từ bột tảo Spirulina (Anthrospira platensis),” Can Tho Univ J Sci., vol 54(Thủy sả, p 218, 2018 [36] T Hồng et al., “Đánh giá hoạt tính sinh học cú polysaccharide hợp chất tách chiết từ nấm Hương ( Lentinus edodes ),” vol 35, no 4, pp 445– 453, 2013 [37] Võ Hoài Bắc, Trần Thị Vân Anh, Nguyễn Thị Mai Phương et al., “Nghiên cứu tách chiết tác dụng tăng cường miễn dịchcủa Polysaccharide từ thuốc Xuân Hoa PSEUDERANTHEMUM,” vol 16, no 2, pp 327–335, 2018 [38] M Dubois, K A Gilles, J K Hamilton, P A Rebers, and F Smith, “Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances,” Anal Chem., vol 28, no 3, pp 350–356, 1956 [39] M M Bradford, “A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye Binding,” Anal Chem., vol 72, pp 248–254, 1976 [40] Z Rehakova et al., “DPPH radical scavenging activity of several naturally occurring coumarins and their synthesized analogs measured by the SIA method,” Toxicol Mech Methods, vol 18, no 5, pp 413–418, 2008 [41] S B Kedare and R P Singh, “Genesis and development of DPPH method of antioxidant assay,” J Food Sci Technol., vol 48, no 4, pp 412– 422, 2011 [42] T Dong, P Nguyen, C Tuan, T Nguyen-sy, T Ngoc, and T Tran, “Utilization of microalgae for self-regulation of extracellular polymeric substance production,” Biochem Eng J., vol 159, no May, p 107616, 2020 [43] K M Shekharam, L V Venkataraman, and P V Salimath, “Carbohydrate composition and characterization of two unusual sugars from the blue green alga Spirulina platensis,” Phytochemistry, vol 26, no 8, pp 2267–2269, 1987 77 CHIẾT XUẤT POLYSACCHARIDE TỪ TẢO XOẮN Spirulina platensis-LỢI THẾ TRONG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT ĐÓNG BĂNG – TAN BĂNG Nguyen Thi Dong Phuong1, Le Thi Van Anh2, Le Thi Dieu Huong1, Pham Thi My Yen1 TÓM TẮT Polysaccharide sản phẩm tự nhiên mang lại lợi ích cho người Bài báo đặt mục tiêu nghiên cứu chiết xuất polysaccharide từ tạo xoắn, dựa nghiên cứu trước tối ưu hoá điều kiện chiết tách polysaccharide bốn phương pháp chủ yếu nước nóng, kiềm, siêu âm đóng băng-tan băng Kết cho thấy hiệu suất chiết xuất polysaccharide thô cao hẳn nghiên cứu nêu, đạt giá trị tương ứng cho phương pháp chiết nước nóng, kiềm, siêu âm, đóng băng-tan băng 68.35%, 65%, 76.9% and 85.1% Đặc biệt hiệu suất thu PSP tinh đạt cao cho phương pháp chiết đóng băng-tan băng Hơn nữa, thí nghiệm phân tích đặc trưng bột PSP tinh xác định thành phần monosaccharide nhằm bật cấu tử tiềm tàng S.platensis, trội cấu tử đường Glucose Galactose sau thuỷ phân đến Một tính chất quan trọng khác khả chống oxi hố PSP tinh thể IC64% mẫu chiết phương pháp đóng băng – tan băng nồng độ 780 mg mL-1 Trong đó, IC50% thực nồng độ 373, 403, 276, and 258 mg mL-1 tương ứng phương pháp chiết nước nóng, kiềm, siêu âm, đóng băng- tan băng với đối sánh axit ascorbic nồng độ 101.7 mg mL-1 Từ khóa: Polysaccharide; monosaccharide; antioxidation activity; Spirulina platensis, nutritional food 78 ... nghiên cứu sâu chiết tách sản phẩm từ tảo xoắn chưa quan tâm nhiều, đặc biệt chiết tách PSP nhóm nghiên cứu lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn? ??’ Mục tiêu nghiên. .. quy trình sản xuất polysaccharide từ tảo xoắn 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Thu hoạch tảo xoắc từ q trình ni tảo phịng thí nghiệm - Thiết lập q trình chiết tách PSP từ bốn phương pháp nghiên cứu. .. IC50% cao gấp đôi giá trị nghiên cứu phương pháp đóng băng – tan băng 40 3.5 Đề xuất quy trình sản xuất Polysaccharide từ tảo xoắn Với nghiên cứu tách chiết xuất PSP từ tảo xoắn bốn phương pháp nước