Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu Phương pháp thu nhận Phycocyanin từ tảo Spirulina

Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu phương pháp thu nhận phycocyanin từ tảo spirulina cho ra các kết quả sau.. Phycobiliprotein là loại protein có nhiều nhất trong hợp chất màu lam của

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên vật liệu nghiên cứu

Nguyên liệu chúng tôi sử dụng để nghiên cứu trong đề tài này là bột tảo spirulina được sản xuất từ công ty Vĩnh Hảo Độ ẩm của nguyên liệu là 4.5% Bột tảo này được sấy phun từ sinh khối tảo để dễ dàng trong việc bảo quản

2.1.2 Hoá chất Bảng 2.2: Các loại hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Stt Tên hóa chất Nơi sản xuất Khối lượng Độ tinh khiết

+ Máy đo pH Jenway – 3510 pH Meter – Mỹ + Thanh siêu âm Sonicsipracell, model VC 750, có đường kính 1.5cm, công suất tối đa 750W

+ Máy đo quang phổ UV-VIS Genegys 2000

+ Cân phân tích 4 số lẻ Kern – Max 220g, Min 10mg, e=1mg – Đức + Cân hai số lẻ - TANTA

+ Thiết bị ly tâm lạnh Sigma 3K30 – Đức, tốc độ tối đa 10000 vòng/phút, giới hạn nhiệt độ -10 o C - 35 o C

+ Thiết bị sấy phun MOBILE MINOR Niro -Đan Mạch

+ Tủ lạnh đông DMF – 328 – SANYO – Nhật

+ Tủ mát 350l – SANAKY – Nhật Bản

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam

Phương pháp nghiên cứu

Hình 2.1: Sơ đồ thu nhận phycocyannin

Kết tủa protein tạp bằng muối

Thẩm tích Ly tâm thu tủa phycocyanin

Sắc kí phân đoạn thu phycocyanin

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam Đã có những nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp thu nhận phycocyanin từ tảo spirulina Sau khi tìm hiểu tài liệu chúng tôi đưa ra qui trình thu nhận phycocyanin theo sơ đồ trên Tuy nhiên trong quy trình này có nhiều công đoạn ảnh hưởng tới quá trình thu nhận và chưa được khảo sát ở các nghiên cứu khác nên chúng tôi có sơ đồ nghiên cứu như sau:

Hình 2.2: Sơ đồ nghiên cứu thu nhận phycocyannin

Khảo sát tốc độ ly tâm tách bã

Trích chiết có hỗ trợ sóng siêu âm

Trích chiết không sử dụng sóng siêu âm Lựa chọn phương pháp trích ly tốt hơn

Khảo sát nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 loại protein tạp Khảo sát nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 tủa phycocyanin

Khảo sát thời gian tủa phycocyanin Tối ưu hoá quá trình kết tủa phycocyanin Tinh sạch phycocyanin bằng sắc kí phân đoạn

2.2.2 Khảo sát tốc độ ly tâm tách bã sau khi trích ly phycocyanin

Bột tảo Spirulina được trích xuất bằng đệm photphat 0,01M, pH 6,8 theo tỷ lệ 1:20 (w/v) trong 4 giờ Phần dịch màu ở trên sau khi trích xuất được định mức thành 100ml và đo quang ở hai bước sóng 620nm và 280nm.

 Thông số khảo sát: tốc độ ly tâm 3000 , 4000, 5000 vòng/phút

 Thông số cố định: thời gian ly tâm 10 phút, nhiệt độ ly tâm 4 o C

 Hàm mục tiêu: thu được dịch có hàm lượng phycocyanin và độ tinh khiết cao

 Kết quả: Chọn tốc độ ly tâm nào cho ra kết quả hàm mục tiêu tốt nhất

2.2.3 Khảo sát phương pháp trích ly phycocyanin

Trích ly là phá vỡ các tế bào để phycocyanin tan vào trong dung môi để thu được dịch chiết thô Có nhiều phương pháp sử dụng để trích ly như: lạnh đông và tan giá, sóng siêu âm, lysozyme, sử dụng áp suất cao, ngoài ra còn có phương pháp phá vỡ tế bào tảo bằng vi khuẩn không cố định đạm, trích ly bằng acid, dử dụng ankylbenzen sunfate Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược riêng

Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện một khảo sát để so sánh hiệu suất chiết xuất giữa chiết xuất hỗ trợ sóng siêu âm và chiết xuất không sử dụng sóng siêu âm Thử nghiệm được tiến hành trên 7 mẫu với tỷ lệ nguyên liệu tảo và dung môi là 1:20 (w/v) và được lặp lại 3 lần Các mẫu bao gồm:

 Mẫu 1: không dùng siêu âm

 Thông số khảo sát: cường độ siêu âm 0, 75, 100, 125, 150, 175 W/g

 Thông số cố định: thời gian siêu âm 2s, tần số 20Hz Trích ly 4h, tốc độ ly tâm tách bã theo kết quả của mục 2.2.2, thời gian ly tâm 10 phút, nhiệt độ ly tâm 4 o C

 Hàm mục tiêu: thu được dịch có hàm lượng phycocyanin và độ tinh khiết cao

 Kết quả: Chọn ra kết quả hàm mục tiêu tốt nhất

2.2.4 Khảo sát nồng độ (NH 4 ) 2 SO 4 kết tủa protein tạp

Sau khi khảo sát phần 2.2.3, chúng tôi chọn được phương pháp trích ly phù hợp Dịch màu sau khi thu được có phycocyanin lẫn với các tạp chất hòa tan và protein tạp Để loại bỏ protein tạp thì sử dụng (NH 4 ) 2 SO 4 nồng độ thích hợp để kết tủa sau đó ly tâm loại tủa Yếu tố khảo sát là nồng độ (NH 4 ) 2 SO 4 Chọn tỉ lệ thể tích giữa dịch màu phycocyanin và dung dịch muối 2:1 (v/v) Sau khi kết tủa protein tạp, ly tâm thu dịch màu phycocyanin ở trên, lấy 1ml dịch màu định mức thành 50 ml, đo quang ở 2 bước sóng 620nm, 280nm Lặp lại thí nghiệm 3 lần

 Thông số khảo sát: nồng độ muối trong dịch màu phycocyanin 5, 10, 15, 20% (w/v)

 Thông số cố định: ly tâm theo kết quả của phần 2.2.2, thời gian ly tâm 10 phút, nhiệt độ ly tâm 4 o C

 Hàm mục tiêu: loại bỏ bớt lượng protein tạp, thu được dịch màu phycocyanin có độ tinh khiết cao hơn

 Kết quả: Chọn nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 cho kết quả dịch màu thu được có độ tinh khiết ( A 620 /A 280 ) cao nhất

2.2.5 Khảo sát nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu để thu phycocyanin

Theo nghiên cho thấy tốc độ ly tâm thu tủa phycocyanin ở 6000 vòng/phút (Trần Bích Lam và cộng sự, 2005) Đồng thời cũng có các nghiên cứu khác thu tủa phycocyanin ở tốc độ ly tâm cao hơn 20000, 1000 vòng/phút.( Hemlata et al, 2011;

Zhu et al, 2007) Vì đặc điểm của thiết bị ly tâm trong phòng thí nghiệm chỉ ly tâm được với tốc độ cao nhất là 10000 vòng/phút nên chúng tôi chọn tốc độ ly tâm thu tủa là 10000 vòng/phút

Nồng độ muối (NH4)2SO4 trong dịch chiết ảnh hưởng đến lượng tủa phycocyanin thu được Nghiên cứu này sử dụng dung dịch muối (NH4)2SO4 ban đầu ở các nồng độ khác nhau để tạo ra các mẫu có nồng độ muối khác nhau.

Kết tủa protein phycocyanin trong dịch chiết tảo Spirulina platensis được thực hiện bằng cách thêm amoni sunfat đến nồng độ bão hòa 65% Thời gian phản ứng là 15 phút Sau đó, ly tâm thu kết tủa Phần dịch trong được thu và đo quang ở bước sóng 620nm để xác định nồng độ phycocyanin Thí nghiệm này được lặp lại 3 lần để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

 Thông số khảo sát: nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu 27, 29, 31, 33, 35, 37% (w/v)

 Thông số cố định: Thời gian kết tủa 15 phút Tốc độ ly tâm 10000 vòng/phút Thời gian ly tâm 10 phút, nhiệt độ ly tâm 4 o C

 Hàm mục tiêu: lượng kết tủa phycocyanin thu được triệt để nhất

 Kết quả: Chọn nồng độ muối trong dịch màu để sau khi thu nhận tủa, dịch bên trên có độ hấp thu ở bước sóng 620nm thấp nhất

2.2.6 Khảo sát thời gian kết tủa phycocyanin

Thời gian kết tủa cũng là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu và sản xuất ở qui mô công nghiệp Trong thí nghiệm này khảo sát thời gian kết tủa phycocyanin

Sau thời gian kết tủa, ly tâm thu phycocyanin, lấy dịch bên trên đo quang ở bước sóng 620nm, lặp lại thí nghiệm 3 lần

 Thông số khảo sát: thời gian kết tủa phycocyanin 5, 10, 15, 20 phút

 Thông số cố định: Tốc độ ly tâm 10000 vòng/phút Nồng độ muối

(NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu theo mục 2.2.6 Thời gian ly tâm 10 phút, nhiệt độ ly tâm 4 o C

 Hàm mục tiêu: lượng kết tủa phycocyanin thu được triệt để nhất

 Kết quả: Chọn thời gian kết tủa phycocyanin để sau khi thu nhận tủa, dịch bên trên có độ hấp thu ở bước sóng 620nm thấp nhất

2.2.6 Tối ưu hoá quá trình kết tủa phycocyanin

Tiến hành thí nghiệm theo phương án quy hoạch trực giao cấp I để nghiên cứu ảnh hưởng của hai yếu tố: nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 trong dịch màu và thời gian kết tủa phycocyanin đến lượng phycocyanin thu được

Tối ưu hóa thực nghiệm: sử dụng phần mềm Modde 5.0 Các bước tiến hành của phương pháp:

- Chọn yếu tố ảnh hưởng - Chọn mức các yếu tố - Xây dựng 2 n thí nghiệm cần thiết

- Tiến hành làm thí nghiệm theo ma trận - Chọn dạng phương trình hồi quy - Kiểm tra ý nghĩa hệ số b

- Kiểm tra tương thích giữa phương trình hồi quy và thực nghiệm - Viết phương trình hồi quy

2.2.8 Thẩm tích dịch màu phycocyanin

Sau khi tối ưu hoá thu được lượng phycocyanin lớn nhất Tuy nhiên trong dịch màu này còn lẫn các tạp chất vô cơ Chúng tôi loại bỏ các tạp chất vô cơ này bằng phương pháp thẩm tích qua màng celophan giữ lại các chất có khối lượng từ 14000 Da

Màng thẩm tích có đường kính 4cm, chiều dài 12cm Dịch màu được bơm vào 2/3 túi thẩm tích, treo lơ lửng trong becher 500ml chứa nước Thẩm tích trong điều kiện lạnh, tránh ánh sáng, và thay nước sau mỗi 2h

Dùng Ba(NO 3 ) 2 để kiểm tra quá trình thẩm tích Khi nào nhỏ dung dịch Ba(NO 3 ) 2 vào nước trong becher mà không có xuất hiện kết tủa thì quá trình thẩm tích kết thúc Hàm mục tiêu của khảo sát này là loại bỏ hoàn toàn tạp chất vô cơ trong dịch màu phycocyanin

2.2.9 Tinh sạch phycocyanin bằng sắc kí phân đoạn

Sắc kí cột gel sephadex

Hình 2.3: Mô hình của quá trình sắc kí cột gel

Sắc ký là một phương pháp vật lý dùng để tách một hỗn hợp gồm nhiều loại hợp chất ra thành từng loại đơn chất, dựa vào tính ái lực khác nhau của các loại hợp chất đó với một hệ thống (gồm 2 pha: một pha động và một pha tĩnh)

Sắc ký lọc gel: Pha động chỉ có thể là chất lỏng, pha tĩnh là chất rắn (những hạt polymer hình cầu, bề mặt hạt có nhiều lỗ rỗng) Việc tách chất dựa vào trọng lượng phân tử của các hợp chất Các phân tử được giải ly khỏi cột theo thứ tự trọng lượng phân tử giảm dần Phân tử có trọng lượng phân tử lớn sẽ ra khỏi cột trước, phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ sẽ ra khỏi cột sau

Cơ sở của phương pháp lọc gel là dựa vào sự khác nhau về kích thước hình dạng và phân tử lượng của protein có trong hỗn hợp để tách chúng ra Để đảm bảo cho việc tách protein được tốt, chất rây phân tử phải là chất trơ, không phản ứng với protein Chất này cũng không hòa tan và tương đối bền với các yếu tố về cơ học cũng như sinh học Ngoài ra chất được sử dụng cho mục đích lọc phân tử phải là chất không có tính đàn hồi (không co) và phải là chất ưa nước (hydrophyl)

Gel sephadex là chất thoả mãn các yếu tố trên Sephadex là chế phẩm dextran do các loài vi sinh vật khác nhau là Leuconostoc tạo ra khi chúng được nuôi cấy trên môi trường chứa saccharose Trọng lượng phân tử của dextran có thể đạt tới hàng triệu Da và có thể lớn hơn Phân tử dextran bao gồm các chuỗi do các gốc glucose tạo thành các liên kết 1,6 glucoside

Sephadex có các liên kết ngang giữa các mạch polysaccharide với nhau tạo thành một cấu trúc mạng lưới ba chiều tạo ra các lưới phân nhánh gọi là

"sàng phân tử" và chất này trở thành không tan trong nước Số liên kết ngang tạo ra càng nhiều, kích thước của lỗ sàng phân tử càng nhỏ Sephadex trung hòa điện tích nên không có tương tác cation cũng như anion, nó là một loại bột khô, không tan trong nước, nhưng khi ngâm nước sẽ trương ra và tạo thành gel Mắt lưới của các gel sephadex thường to nhỏ khác nhau, tùy theo mức độ liên kết Nếu giữa các chuỗi polysaccharide có ít liên kết thì gel sẽ có mắt lưới lớn, ngậm nước nhiều và ngược lại Sephadex bền trong môi trường acid yếu và kiềm yếu, trong

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam môi trường acid mạnh và kiềm mạnh thì các liên kết glucoside trong gel sẽ bị thủy phân (Wang, 2010)

Dựa vào độ liên kết hãng Sephadex (Pharmacia) của Thuỵ Điển đã tung ra thị trường năm loại: sephadex G-25, G-50, G-75, G-100 và G-200 các loại sephadex này có kích thước khác nhau có ký hiệu từ G10 đến G200 Số ký hiệu nhằm chỉ ra mức độ giữ (hút) nước của chúng Ví dụ G10 để chỉ khi trương phồng thì 1g gel khô nhận 1ml nước (1ml/g) Các sephadex có ký hiệu khác nhau từ G10 đến G200 phục vụ trong việc lọc phân tử cho phép các chất có trọng lượng phân tử khác nhau ở các ngưỡng sau đây:

Bảng 2.2: Trọng lượng các chất đi qua được các loại sephadex khác nhau

Các loại sephadex Kích thước phân tử đi qua được (Da)

Phương pháp lọc trên sephadex được tiến hành như sau: cho sephadex vào cột thủy tinh dài và cân bằng bằng dung dịch đệm có pH nhất định

Sau đó cho dung dịch protein lên cột Khi lọc và chiết bằng dung môi thích hợp, các phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ sẽ khuếch tán chậm chạp qua các lỗ nhỏ của các hạt Sephadex bị trương phồng, còn chất có trọng lượng phân tử lớn hơn không có khả năng đi vào mà lách nhanh qua các hạt sephadex và sẽ rơi xuống trước, sẽ được chiết nhanh ra khỏi cột (Hình 2.3 và hình 2.4.) Vì vậy ta ở quá trình sắc kí phân đoạn này các protein có phân tử lượng cao sẽ ra khỏi cột trước các protein có phân tử lượng thấp sẽ ra sau

Các gel lọc phân tử được sản xuất trong 4 cỡ hạt cùng trong một vòng lọc phân tử: hạt thô (coarse), hạt trung bình (medium), hạt mịn (fine), hạt siêu mịn, rất mịn (superfine)

Hình 2.4: Tách các phân tử theo kích thước bằng sắc kí lọc gel sephadex

Hình 2.5: Hoạt động rây phân tử của gel sephadex

Phân tử lượng của các protein có khoảng giao động lớn (12700 - 1.000.000 Da) và phương pháp lọc gel sephadex là phương pháp phân tích có hiệu quả

Sephadex có ít liên kết ngang sẽ tách được chất có trọng lượng phân tử lớn và ngược lại Cùng nhóm chất rây phân tử có nguồn gốc polysaccharide là chế phẩm dextran như sephadex (pharmacia) còn có Molselect (Reanal) - là sản phẩm của Hungary được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu tách chất

Tổng quan về sấy phun

Quá trình sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột Dòng nhập liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sương Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay hoặc vòi áp lực

Trong quá trình sấy phun, các hạt lỏng được phun thành sương tiếp xúc ngay với luồng khí nóng, nhờ đó hơi nước bốc nhanh chóng, tuy nhiên nhiệt độ vật liệu vẫn thấp Điều này giúp sấy khô vật liệu mà không làm thay đổi đáng kể tính chất sản phẩm Thêm vào đó, quá trình sấy phun diễn ra nhanh hơn đáng kể so với các phương pháp sấy thông thường.

2.4.1.2 Các giai đoạn của quá trình sấy phun

Quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản (Lê Văn Việt Mẫn, 2010)

- Quá trình phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (còn gọi là sự phun sương)

- Sự hòa trộn giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, đồng thời xảy ra quá trình bốc hơi nước

- Quá trình thu hồi sản phẩm từ dòng khí ra

Hệ thống sấy phun được sử dụng trong quá trình nghiên cứu là hệ thống MOBILE MINOR do hãng Niro (Đan Mạch) sản xuất Thiết bị ở dạng bán công nghiệp

Các thông số cơ bản:

 Kích thước thiết bị: dài 1.800mm, rộng 1.300mm, cao 1.920mm

 Nhiệt độ tối đa không khí sấy: đầu vào 350 0 C, đầu ra 120 0 C

 Năng suất sấy: 1  7 kg nước bốc hơi trong 1 giờ

 Áp suất khí nén: 0  6 bar

 Tốc độ quay tối đa đĩa phun: 31.000 vòng/phút

Hình 2.6: Hệ thống sấy phun MOBILE MINOR dùng trong nghiên cứu 2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun (Lê Văn Việt Mẫn, 2010)

 Nồng độ chất khô của dịch trước sấy phun Hàm lượng chất khô của nguyên liệu càng cao thì lượng nước cần bốc hơi để sản phẩm đạt độ ẩm mong muốn càng thấp Hàm lượng chất khô cao quá làm tăng độ nhớt gây khó khăn tạo sương trong buồng sấy, vòi phun dễ bị tắc nghẽn, hạt tạo thành với hình dạng và kích thước không đồng đều Độ nhớt dịch sấy càng ảnh hưởng đến kích cỡ hạt Độ nhớt cao, kích thước hạt phun sẽ lớn, do đó khả năng làm bốc hơi nước của không khí sấy sẽ thấp làm độ ẩm sản phẩm cao Độ nhớt quá thấp thì quá trình sấy phun cũng có thể diễn ra nhưng sẽ có hiệu suất rất thấp do lượng ẩm cần bốc hơi lại quá nhiều

 Nhiệt độ không khí sấy Khi cố định thời gian sấy nếu tăng nhiệt độ không khí sấy ẩm độ của bột sản phẩm thu được sẽ giảm khi nhiệt độ sấy quá cao Tuy ẩm độ giảm nhưng sẽ làm phân hủy đi một số thành phần nhạy cảm và gia tăng tiêu hao năng lượng cho quá trình sấy

Khi nhiệt độ thấp, ẩm độ vẫn còn khá cao nên bám nhiều lên thành buồng sấy làm giảm hiệu suất thu hồi

 Lưu lượng bơm Lưu lượng bơm là thể tích dịch nguyên liệu đi qua vòi phun trong một đơn vị thời gian

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam Ở lưu lượng bơm thấp, hiệu suất thu hồi bột sẽ cao nhưng lại gây tổn hao năng lượng đáng kể Nếu hàm lượng chất khô cao mà lưu lượng bơm quá thấp thì vẫn có thể bị nghẹt vòi phun Ở lưu lượng bơm cao đồng nghĩa thời gian lưu của vật liệu sấy trong buồng sấy giảm, khả năng làm bay hơi nước của không khí sấy bị giới hạn, bột thu hồi sẽ có độ ẩm cao là giảm hiệu suất thu hồi do hạt ẩm bị dính lại buồng sấy

 Áp suất nén Áp suất tăng hạt sương có kích thước nhỏ hơn, diện tích tiếp xúc với không khí sẽ tăng, khả năng làm khô của không khí sấy sẽ tăng hạt bột tạo thành nhẹ, khô hơn ít bị dính lại trên thành buồng sấy, hiệu suất thu hồi cao, độ ẩm thấp hơn Áp suất nén cố định, nhiệt độ không khí sấy hạ, lưu lượng tăng, hiệu suất thu hồi giảm, ẩm độ tăng

2.4.4 Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun (Võ Văn Bang, 2005)

Quá trình sấy thăng hoa giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, tạo ra dạng bột mịn đồng nhất và xốp, dễ dàng hòa tan mà không cần nghiền Điều này giúp bảo toàn thành phần dinh dưỡng và hương vị ban đầu của nguyên liệu, tạo nên sản phẩm tiện lợi cho chế biến và sử dụng.

– Có thể sấy được những nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt do nhiệt độ sấy thấp, thời gian sấy nhanh và khí nén thường dùng là không khí hoặc khí trơ

– Thiết bị cho phép hoạt động ở năng suất cao và liên tục – Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị trong điều kiện khô vì thế việc chọn vật liệu chống ăn mòn cho thiết bị đơn giản hơn

– Khoảng nhiệt độ tác nhân sấy khá rộng từ 150 – 600 0 C nhưng hiệu quả tương tự các loại thiết bị khác

– Sấy phun không thuận lợi cho những sản phẩm có tỉ trọng lớn, độ nhớt cao

– Không linh động, một thiết bị được thiết kế cho sản xuất sản phẩm có kích thước nhỏ thì không thể dùng để sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn

– Vốn đầu tư cao hơn các loại thiết bị khác, tiêu tốn năng lượng nhiều

– Lưu lượng tác nhân lớn, tốn kém trong khâu chuẩn bị dung dịch sấy

– Kích thước thiết bị lớn, nhất là khi sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ thấp

– Việc thu hồi sản phẩm và bụi làm tăng chi phí cho quá trình sấy.

Các công thức tính toán

Bột tảo được trích ly trong dung dịch đệm photphat 0.1M, pH=6.8 với tỉ lệ 1g tảo: 20ml đệm Trích ly trong 4h Ly tâm tách bã, thu được dịch màu phycocyanin Muốn đo hàm lượng phycocyanin ở các công đoạn khác nhau thì tại công đoạn đó lấy dịch màu định mức thành 100ml bằng đệm và đo ở các bước sóng 620nm, 650nm, 565nm Hàm lượng phycocyanin được tính theo công thức (Takao Furuki et al, 2003)

 A 620 độ hấp thu cực đại của phycocyanin

 A 565 độ hấp thu cực đại của phycoerythrin

 A 650 độ hấp thu cực đại của allophycocyanin

2.5.2 Công thức tính độ tinh khiết của phycocyanin Độ hấp thu ở bước sóng 620nm biểu thị cho cường độ sắc tố phycocyanin Độ hấp thu ở 280nm biểu thị cho nồng độ protein Độ tinh khiết của phycocyanin được xác định theo công thức: A 620 /A 280 (2.5) (Niels, 2008; Liu, 2005)

2.5.3 Công thức bổ sung maltodextrin vào dịch màu khi sấy phun

Nồng độ chất khô trong dịch màu là a% (w/w), maltodextrin có nồng độ chất khô là 95.5% Công thức phối trộn để thu được dịch phycocyanin có nồng độ 15%

Trong đó m 1 , m 2 lần lượt là khối lượng của dịch màu phycocyanin và matlodextrin

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Nghiên cứu quá trình trích ly phycocyanin

Dựa trên kết quả của những nghiên cứu trước, quá trình trích ly phycocyanin được thực hiện như sau: bột tảo spirulina được ngâm trong dung dịch đệm photphat 0.01M, pH = 6.8 tỉ lệ 1:20 (w/v).Sau khi trích ly chúng tôi thu được hỗn hợp gồm 2 pha : dịch màu xanh và bã tảo rắn không tan Phycocyanin tan được trong nước nên phycocyanin có chủ yếu trong dịch màu xanh Trong nghiên cứu này chúng tôi quan tâm đến quá trình ly tâm Để phân riêng hai pha rắn lỏng trên chúng tôi lựa chọn phương pháp ly tâm Nguyên tắc của quá trình ly tâm dựa trên sự khác biệt về khối lượng của các chất trong 2 pha.Tốc độ ly tâm ảnh hưởng tới tới hiệu suất thu nhận chất màu: nếu tốc độ ly tâm không phù hợp sẽ không thu triệt để lượng chất màu được trích chiết ra môi trường

Mục đích của thí nghiệm này là lựa chọn được tốc độ ly tâm phù hợp để thu được dịch màu có chứa lượng phycocyanin nhiều nhất Thí nghiệm được bố trí như mục 2.2.2 đã cho ra kết quả như sau:

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát tốc độ ly tâm tách bã sau trích ly

Tốc độ ly tâm (vòng/phút) Độ hấp thu λb0nm Độ hấp thu λ(0nm Tỉ lệ A620/A 280 3000 0.173 ± 0.00153 a 0.22 ± 0.01387 a 0.788 4000 0.185 ± 0.00557 b 0.135 ± 0.01701 b 1.37 5000 0.17 ± 0.00208 a 0.128 ± 0.02804 b 1.144

Hình 3.1: Đồ thị khảo sát tốc độ ly tâm tách bã sau khi trích ly

Tốc độ ly tâm 3000 vòng/phút chưa tách hết phycocyanin ra khỏi bã nên dịch màu vẫn còn tạp chất Ở 5000 vòng/phút, tách hết được bã, giảm hấp thu protein tạp và lượng phycocyanin bị mất theo bã Mặt khác, ở 4000 vòng/phút, độ hấp thu màu phycocyanin lớn nhất và độ tinh khiết thể hiện qua tỉ số A620/A280 cao nhất.

Qua kết quả trên chúng tôi chọn chế độ ly tâm tách bã sau trích ly: 4000 vòng/phút trong 10 phút ở 4 o C Kết quả này cũng trùng với kết quả nghiên cứu trước của Cô Trần Bích Lam và cộng sự khi nghiên cứu thu nhận phycocyanin

3.1.2 Nghiên cứu quá trình trích ly phycocyanin

Trong thí nghiệm này chúng tôi khảo sát hai quá trình trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm và không có siêu âm Cả hai quá trình đều trích ly trong dung môi đệm photphat 0.01M, pH = 6.8 Mục đích của thí nghiệm này nhằm lựa chọn phương pháp trích ly tốt hơn Thí nghiệm được bố trí như mục 2.2.3 Ly tâm tách bã ở 4000 vòng/phút

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát trích ly phycocyanin có sử dụng sóng siêu âm

Công suất siêu âm (W) Độ hấp thu λb0nm Độ hấp thu λ(0nm Tỉ lệ A620/A 280 mẫu 1 0 0.18 ± 0.002 a 0.132 ± 0.0085 a 1.364 mẫu 2 75 0.248 ± 0.0162 b 0.336 ± 0.06178 b 0.738 mẫu 3 100 0.251 ± 0.00808 bc 0.338 ± 0.04384 c 0.743 mẫu 4 125 0.277 ± 0.02312 c 0.447 ± 0.02065 bc 0.62 mẫu 5 150 0.331 ± 0.01966 d 0.414 ± 0.00265 cd 0.8 mẫu 6 175 0.308 ± 0.00586 d 0.498 ± 0.01222 d 0.618

Hình 3.2: Tác dụng của siêu âm lên quá trình trích ly phycocyanin và protein

Hình 3.3: Ảnh hưởng của sóng siêu âm lên độ sạch của dịch trích phycocyanin

Qua kết quả nghiên cứu cho thấy sóng siêu âm ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình trích ly So với mẫu không dùng sóng siêu âm (mẫu 1) thì các mẫu còn lại đều có độ hấp thu màu phycocyanin A 620nm tăng lên rõ rệt, có những mẫu độ hấp thu màu tăng lên gấp hai, gấp 3 lần so với mẫu 1 Có sự khác biệt như vậy là do sóng siêu âm tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật liệu: làm bẻ gãy các thành tế bào hoặc tạo các rãnh nứt hoặc các lỗ hổng ở bề mặt tế bào giúp quá trình giải phóng các cấu tử chất tan vào môi trường trích ly dễ dàng và nhanh chóng.( Feng, 2010)

Ngoài ra sóng siêu âm còn tăng khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách, tăng tốc độ khuếch tán giúp dịch chuyển các chất cần trích ly ra ngoài môi trường trích ly Tuy nhiên khi cường độ siêu âm quá lớn sẽ giảm hiệu suất trích ly do tế bào bị phá vỡ, quá trình truyền khối không ổn định (Knorr, 2004) Vì vậy qua khảo sát trên ta thấy ở mẫu 5 cho kết quả có độ hấp thu màu phycocyanin A620nm cao nhất A

Ngoài việc làm tăng hiệu suất trích ly protein tạp, siêu âm còn cải thiện đáng kể khả năng hấp thụ màu của protein tạp, gấp 3-4 lần so với mẫu không siêu âm Trong số năm mẫu được xử lý bằng sóng siêu âm, mẫu số 5 cho kết quả hấp thụ màu tốt nhất tại bước sóng 620 nm (A620nm = 0,331) và tỷ lệ hấp thụ A620/A280 đạt 0,8, cho biết độ tinh sạch cao nhất.

So sánh hai quá trình trích ly

Mẫu 1 là quá trình trích ly không có hỗ trợ sóng siêu âm, chọn mẫu 5 là quá trình trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm Theo công thức tính lượng phycocyanin:

Mẫu không sử dụng sóng siêu âm thu được 68,26 mg/g tảo khô phycocyanin, trong khi mẫu hỗ trợ sóng siêu âm thu được 113,16 mg/g tảo khô Mặc dù mẫu hỗ trợ sóng siêu âm hấp thụ màu phycocyanin ở bước sóng 620nm gần gấp ba lần mẫu kia, song lượng phycocyanin thu được từ mẫu này vẫn cao hơn gấp đôi do chứa ít tạp chất hơn.

So với một số kết quả nghiên cứu về trích ly phycocyanin như sau: trích ly bằng đệm photphat 0.01M, pH = 7 Ở 25 o C trích ly được 80mg phycocyanin / 1g tảo

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam khô còn ở 50 o C trích ly được 16.5 mg phycocyanin /1g tảo khô (Vonshak A, 2007)

Còn ở nghiên cứu khác khi trích ly phycocyanin theo phương pháp Klebsiella pneumonia (Zhu et al, 2007) thu được dịch chiết có 22.96 mg phycocyanin/1g tảo khô Ngoài ra khi trích ly bằng membrane thu được 61.7 phycocyanin /1g tảo khô (Ratana Chaiklahan, 2011)

Qua các kết quả trích ly ở trên chúng tôi thấy phương pháp trích ly khi hỗ trợ sóng siêu âm cho hiệu suất trích ly cao hơn một số phương pháp khác, đồng thời tạp chất tạo ra cũng nhiều hơn.

Nghiên cứu quá trình tinh sạch phycocyanin

3.2.1 Nghiên cứu nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 để tách Protein tạp

Sau khi trích ly dịch màu phycocyanin thì trong dịch màu còn có nhiều protein tạp Thí nghiệm khảo sát nồng độ dung dịch muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu để tủa protein tạp được bố trí theo mục 2.2.4 Ly tâm loại tủa ở 4000 vòng/phút Kết quả thí nghiệm như sau

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 để tách Protein tạp Nồng độ muối

(NH 4 ) 2 SO 4 (%) Độ hấp thu λb0nm Độ hấp thu λ(0nm Tỉ lệ A 620 /A 280 5 0.172 ± 0.00529 a 0.123 ± 0.00265 a 1.3984 10 0.16 ± 0.00208 b 0.094 ± 0.00153 b 1.7021 15 0.146 ± 0.001 c 0.088 ± 0.00153 c 1.6591 20 0.124 ± 0.00153 d 0.085 ± 0.00058 d 1.4588

Hình 3.4: Độ sạch của dịch phycocyanin sau khi tách protein tạp

Mục đích của nghiên cứu này là thu được dịch màu có độ tinh khiết cao hơn so với dịch sau trích ly Bản chất của dịch màu là protein, nên khi có muối trong môi trường, các phân tử protein sẽ tương tác với nhau, kết tủa thành những khối lớn, tạo ra dịch màu thô Quá trình nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm các điều kiện tối ưu để trích ly dịch màu, nhằm loại bỏ các tạp chất và thu được dịch màu tinh khiết hơn.

(NH 4 ) 2 SO 4 thì các protein này sẽ kết tủa Sử dụng muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu ở các nồng độ thấp 5, 10, 15, 20% để tủa protein tạp Do phycocyanin cũng là protein nên cũng bị kết tủa, vì vậy khi tăng nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 từ 5% đến 20% thì cả độ hấp thu màu phycocyanin A 620nm và độ hấp thu màu của protein tạp ở bước sóng A280nm đều giảm Do đó trong thí nghiệm này chúng tôi chỉ quan tâm tới độ tinh khiết của phycocyanin thông qua tỉ lệ A 620 /A 280 Dựa vào kết quả thí nghiệm cho thấy ở nồng độ 10% dung dịch muối trong dịch màu thì cho độ tinh khiết cao nhất Tỉ lệ A620/A 280 = 1.7021 Ở nồng độ muối thấp 5% thì lượng protein tạp kết tủa chưa nhiều nên độ tinh khiết của phycocyanin thấp Còn ở nồng độ muối 15%, 20% kết tủa được nhiều protein tạp hơn đồng thời cũng kết tủa phycocyanin nên độ tinh khiết của phycocyanin cũng thấp hơn so với nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 10% trong dịch màu

Qua nghiên cứu này chọn được nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu để kết tủa protein tạp là 10%

So với nghiên cứu trước thì nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu để kết tủa protein tạp là 15% (Trần Bích Lam và cộng sự, 2005) Có sự khác nhau giữa hai nghiên cứu này là do nguyên liệu tảo spirulina khác nhau Cả 2 nguồn nguyên liệu đều là tảo khô nhưng nếu khác nhau về chế độ sấy thì thành phần tỉ lệ protein trong các nguồn nguyên liệu điều khác nhau, dẫn đến quá trình loại protein tạp cũng khác nhau Nhưng cả 2 nguồn nguyên liệu này cho thấy để loại protein tạp thì sử dụng muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu có nồng độ thấp trong khoản 10-15%

3.2.2 Nghiên cứu nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 để tủa Phycocyanin

Kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ ly tâm tối ưu để thu được tủa phycocyanin là 10000 vòng/phút Tốc độ ly tâm này giúp loại bỏ hiệu quả các tạp chất và các thành phần không mong muốn khác, tạo điều kiện cho việc thu được tủa phycocyanin tinh khiết hơn.

Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 để tủa Phycocyanin

Nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 % (w/v) Độ hấp thu ở λb0nm

Hình 3.5: Ảnh hưởng nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 (w/v) để kết tủa Phycocyanin

Tương tự như nghiên cứu trên, ở khảo sát này cũng xác định gián tiếp lượng phycocyanin thu được thông qua độ hấp thu màu ở bước sóng 620nm của dịch sau khi thu tủa Dựa vào kết quả thí nghiệm cho thấy khi nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 trong dịch màu tăng từ 27% đến 33% thì kết tủa lượng phycocyanin cũng tăng theo

Nhưng với ba nồng độ muối 33, 35, 37% thì không có sự khác biệt của lượng tủa phycocyanin thu được

Như vậy với nghiên cứu này chúng tôi chọn nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu để tủa phycocyanin là 33% Nếu sử dụng nồng độ muối thấp hơn thì không tủa được phycocyanin hoàn toàn Còn sử dụng nồng độ muối cao hơn mà không có sự khác biệt thì không cần thiết vì: tốn kém hoá chất, thời gian loại bỏ tạp chất vô cơ sẽ lâu hơn

3.2.3 Nghiên cứu thời gian kết tủa phycocyanin

Thời gian phản ứng có ý nghĩa lớn trong việc sản xuất thành phẩm Nghiên cứu này khảo sát thời gian kết tủa phycocyanin tốt nhất Trong khảo sát này nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 trong dịch màu được cố định ở 33% theo nghiên cứu 3.5.Kết quả thí nghiệm như sau:

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát thời gian kết tủa phycocyanin

Thời gian kết tủa (phút) Độ hấp thu λb0nm

Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến sự kết tủa phycocyanin

Mục đích của thí nghiệm này là xác định thời điểm kết tủa phù hợp nhất nhằm thu được lượng phycocyanin tối ưu Lượng phycocyanin được kết tủa gián tiếp thông qua dịch màu thu được Kết quả cho thấy thời gian kết tủa 5 và 10 phút là chưa đủ để kết tủa hoàn toàn phycocyanin Khi kéo dài thời gian kết tủa lên 15 và 20 phút, lượng phycocyanin kết tủa tăng lên đáng kể.

Nhưng ở 15 và 20 phút lượng tủa phycocyanin thu được không có sự khác biệt

Chúng tôi quyết định chọn thời gian kết tủa phycocyanin là 15 phút Vì khi kết tủa ở thời gian ngắn hơn thì lượng phycocynain thu được không hoàn toàn, hiệu

HVCH: Lê Thị Bích Phượng GVHD: TS Trần Bích Lam suất thu nhận thấp Còn kết tủa ở thời gian lâu hơn thì khi sản xuất trong qui mô lớn không mang lại hiệu quả kinh tế cao

3.2.4 Tối ưu hoá quá trình kết tủa Phycocyanin

Qua các nghiên cứu trên cho thấy thời gian kết tủa và nồng độ muối

(NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu ảnh hưởng đến quá trình thu nhận Phycocyanin Do đó, để chọn một chế độ kết tủa Phycocyanin tối ưu, tiến hành bài toán quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2 có tâm 2 yếu tố với hàm mục tiêu là hàm lượng Phycocyanin thu được

Lần lượt thay đổi giá trị của 2 yếu tố thời gian kết tủa và nồng độ muối

(NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu rồi xác định quy luật tác dụng của 2 yếu tố này lên hàm lượng phycocyanin, sau đó xây dựng phương trình hồi quy và xác định các thông số tối ưu

Các thí nghiệm được thực hiện với thông số như sau:

Nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dung dịch (%): X 1 thuộc [31 ; 35] và tâm

Thời gian kết tủa Phycocyanin: X2 thuộc [10 ; 20] và tâm X 02 = 15 phút Độ hấp thu của dịch sau khi thu tủa ở bước sóng λb0nm : Y

Bảng 3.6: Giá trị tâm và bước nhảy của các yếu tố thí nghiệm

Yếu tố Nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4

Thời gian kết tủa phycocyanin (phút)

Bước nhảy 2 5 Để tìm phương trình hồi quy, ta tiến hành 11 thí nghiệm, gồm 3 thí nghiệm ở tâm và 8 thí nghiệm ở các giá trị biên

Sau khi tiến hành thí nghiệm chúng tôi thu được bảng kết quả sau

Bảng 3.7: Xây dựng phương trình hồi quy trong tối ưu hóa (với X 1 , X 2 là biến mã hóa của các biến X1, X 2 tương ứng)

Số thí nghiệm ở các điểm giao với trục: 2k

Số thí nghiệm ở tâm làm thêm

Phương trình hồi quy của hàm mục tiêu có dạng như sau:

Y= b 0 + b 1 X 1 + b 2 X 2 + b 12 X 1 X 2 + b 11 X 1 2 + b 22 X 2 2 Sau khi giải bài toán quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Modde 5.0 chúng tôi thu được kết quả sau:

Bảng 3.8: Kết quả các giá trị trong phương trình hồi quy

Hệ số Giá trị Sai số chuẩn P Điều kiện P < 0,05 b 0 0.0048421 0.000597007 0.00046214 Nhận b 1 -0.00133333 0.000475112 0.0377098 Nhận b 2 -0.00366667 0.000475112 0.000583188 Nhận b 11 0.00189474 0.000731181 0.0487578 Nhận b 22 0.00289474 0.000731181 0.0107537 Nhận b 12 -4.32275e-010 0.00058189 1 Không nhận

Qua kết quả tối ưu hoá quá trình kết tủa phycocyanin chúng tôi có các hệ số: Độ tương thích của mô hình Q 2 = 0.814 Gía trị độ lệch chuẩn R 2 = 0.951

Từ hai giá trị trên cho thấy mô hình tối ưu này hoàn toàn có ý nghĩa thống kê Nên phương trình hồi qui của hàm mục tiêu có dạng:

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn phương trình hồi quy trên hệ trục không gian phẳng và ba chiều Đồ thị của kết quả phân tích thể hiện sự tương quan giữa nồng độ muối

(NH 4 ) 2 SO 4 trong dịch màu và thời gian để kết tủa phycocyannin Dựa vào đồ thị trên chúng tôi thấy màu sắc của độ thị có ý nghĩa: vùng màu đỏ thể hiện hàm mục tiêu Y cao, vùng màu đỏ chuyển dần tới màu cam, vàng, xanh lá và cuối cùng xanh dương thể hiện hàm mục tiêu Y giảm dần theo màu sắc Màu chủ đạocủa đồ thị trên là màu xanh lá và xanh dương đồng thời ở vùng màu xanh dương là hàm mục tiêu Y thấp nhất Mục đích của quá trình tối ưu này là tìm ra điều kiện để hàm mục tiêu Y thấp nhất Và kết quả cho thấy điểm tối ưu nằm hoàn toàn trong vùng màu xanh dương phù hợp với yêu cầu đặt ra Tối ưu hóa hàm 2 biến, thu được kết quả có điểm tối ưu là:

Y = 0.0038 tại X1 = 33.7% và X 2 = 18 phút Từ đó cho thấy, nhờ vào việc tối ưu hóa bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, đã xác định được nồng độ muối (NH 4 ) 2 SO 4 trong dung dịch và thời gian kết tủa Phycocyanin cho kết quả tốt nhất

Sấy phun tạo chế phẩm

Để tạo sản phẩm thương mại thì dịch sau khi tinh sạch bằng phương pháp sắc kí cột gel sephadex G-100 với dung môi bằng nước, dịch phycocyanin được sấy phun để tạo chế phẩm Tuy nhiên trong đề tài này hạn chế về thời gian và qui mô thiết bị phòng thí nghiệm nên chúng tôi đã sử dụng dịch phycocyanin sau thẩm tích sấy phun tạo chế phẩm Trong qua trình sấy phun có sử dụng mantodextrin là chất mang

Mantodextrin có khả năng hòa tan cao cho phép bổ sung hàm lượng lớn làm tăng hàm lương chất khô của dịch sấy Yêu cầu chất lượng đối với mantodextrin được trình bày ở phụ lục Sử dụng mantodextrin có chỉ số DE khoảng 15 – 18 để phù hợp cho quá trình sấy phun

Dịch sau thẩm tích có tỉ lệ A 620 /A 280 = 2.84, được trộn với maltodextrin làm tăng nồng độ chất khô trong dịch màu là 15% để sấy phun

Chế phẩm sau sấy có độ ẩm 5.3%, tỉ lệ A 620 /A 280 = 1.74 Qua kết quả nghiên cứu trên trong quá trình sấy phun dưới nhiệt độ cao làm suy giảm lượng phycocyanin và độ tinh khiết của sản phẩm vì bản chất phycocyanin là protein nên là chất này nhạy cảm với nhiệt Tuy nhiên sấy phun ở nhiệt độ cao, thời gian thấp nên chế phẩm ít bị biến tính Nên vẫn có thể sử dụng phương pháp sấy phun để tạo chế phẩm phycocyanin.

Đề xuất quy trình thu nhận phycocyanin

Hình 3.12: Quy trình trích ly phycocyanin có hỗ trợ bằng siêu âm

Ly tâm tách bã: 4000 vòng/phút,

10 phút, 4 o C Sử dụng sóng siêu âm có cường độ

10 o C Đệm photphat 0.1M, pH=6.8 tỉ lệ 1:20 (w/v)

Hình 3.13 : Quy trình tinh sạch và tạo chế phẩm phycocyanin

Thẩm tích trong 8h, thay nước sau mỗi 2h

Sắc kí cột sephadex G-100 (2.5x40 cm)

Maltodextrin Kết tủa protein tạp: (NH4) 2 SO 4 10% (w/v ), thời gian kết tủa 10 phút

Ly tâm bỏ tủa: 4000 vòng/phút, 10 phút, 4 o C

Kết tủa phycocyanin: (NH 4 ) 2 SO 4 33.7% (w/v) thời gian kết tủa18 phút

Ly tâm thu tủa: 10000 vòng/phút, 10 phút, 4 o C

Dung dịch (NH4) 2 SO 4 bão hoà Dịch màu sau trích ly

Dung dịch (NH 4 ) 2 SO 4 bão hoà

 Quy trình trích ly phycocyanin có hỗ trợ sóng siêu âm

Để sản xuất bio-diesel từ tảo, nguồn nguyên liệu tảo được sử dụng là tảo khô Sinh khối tảo ướt chỉ trải qua quá trình sấy khô để bảo quản, không tiến hành các công đoạn gia công khác Nguồn tảo cố định thường được sử dụng là tảo Vĩnh Hảo.

 Trích ly phycocyanin bằng dung dịch đệm photphat 0.01M, pH=6.8 trong 4h có hỗ trợ sóng siêu âm có cường độ 150W/g, thời gian siêu âm 2s, duy trì nhiệt độ ở 10 o C

 Sau khi trích ly, đem dịch ly tâm tách bã ở 4000 vòng/phút ly tâm trong 10 phút ở 4 o C

 Quy trình tinh sạch và tạo chế phẩm phycocyanin

 Ly tâm tách bã xong sử dụng dung dịch muối (NH4) 2 SO 4 bão hoà để kết tủa protein tạp, tính toán tỉ lệ để sau khi bổ sung thì nồng độ muối (NH4) 2 SO 4 trong dịch màu là 10% Thời gian để kết tủa protein tạp là 10 phút

 Hết thời gian kết tủa protein tạp, ly tâm loại bỏ tủa, thu dịch ở chế độ 4000 vòng/phút ly tâm trong 10 phút ở 4 o C

 Sau khi ly tâm thu được dịch màu phycocyanin, dùng dung dịch muối

Để kết tủa phycocyanin, cần bão hòa (NH4)2SO4 Tỷ lệ này được tính toán để sau khi bổ sung, nồng độ muối (NH4)2SO4 trong dịch màu đạt 33,7% Quá trình kết tủa phycocyanin diễn ra trong thời gian 18 phút.

 Ly tâm thu tủa phycocyanin, loại bỏ dịch ở chế độ 10000 vòng/phút, 10 phút, 4 o C

 Sau khi thu phycocyanin trong dịch vẫn còn nhiều tạp chất vô cơ nên quá trình thẩm tích tách các hợp chất vô cơ xảy ra trong 8h, thay nước mỗi 2h trong điều kiện lạnh, tránh ánh sáng

 Thẩm tích xong tinh sạch phycocyanin bằng phương pháp sắc kí cột sephadex G-100, dung môi là nước, tốc độ chảy 0.7 ml, thu 15 phân đoạn, mỗi phân đoạn 4 ml Thu các phân đoạn thứ 6, 7, 8, 9

 Dịch màu phycocyanin sau khi tinh sạch đem đi cô quay tách nước, trộn thêm chất mang maltodextrin tạo thành dịch màu có 15% chất khô

 Sấy phun tạo chế phẩm: nhiệt độ sấy 150 o C, áp lực đầu phun 2,5 bar

Tiêu đề	Nghiên cứu Phương pháp thu nhận Phycocyanin từ tảo Spirulina
Tác giả	Lê Thị Bích Phượng
Người hướng dẫn	TS. Trần Bích Lam
Trường học	Đại học Quốc gia TP. HCM
Chuyên ngành	Công nghệ Thực phẩm và Đồ Uống
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2013
Thành phố	TP. HCM

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	1,22 MB