Nghiên cứu thu nhận và sấy khô sinh khối tảo nannachloropsis oculata để phục vụ sản xuất thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG PHẠM HUY HƢNG NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO NANNOCHLOROPSIS OCULATA ĐỂ PHỤC VỤ SẢN SUẤT THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÁNH HÒA- 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG PHẠM HUY HƢNG NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO NANNOCHLOROPSIS OCULATA ĐỂ PHỤC VỤ SẢN SUẤT THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Công nghệ Sau thu hoạch Mã số: 60540104 Quyết định giao đề tài: 1692/QĐ-ĐHNT ngày 20/12/2013 Quyết định thành lập HĐ: Ngày bảo vệ: Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Vũ Ngọc Bội TS Nguyễn Văn Nguyên (chữ ký) Chủ tịch Hội đồng: (chữ ký) Khoa sau đại học: (chữ ký) KHÁNH HỊA - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi hoàn thành tài trợ Chủ nhiệm đề tài độc lập cấp Nhà nước“Nghiên cứu công nghệ sản xuất thực phẩm chức từ tảo Nannochloropsis oculata” Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Hải sản với Chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng Tác giả luận văn Phạm Huy Hƣng iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn Trước hết xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm Khoa Sau đại học kính trọng, niềm tự hào học tập nghiên cứu trường năm qua Sự biết ơn sâu sắc xin gửi PGS TS Vũ Ngọc Bội TS Nguyễn Văn Nguyên tận tình hướng dẫn động viên tơi suốt q trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Hải sản Hải Phòng tạo điều kiện cho phép học tập nghiên cứu để nâng cao trình độ Xin cám ơn quý thầy cô giáo khoa Công nghệ Thực phẩm, Lãnh đạo phịng Cơng nghệ Sinh học biển - Viện Nghiên cứu Hải sản bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt thời gian thực luận văn vừa qua Xin cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài - phịng Cơng nghệ Sinh học biển - Viện Nghiên cứu Hải sản ln động viên, hỗ trợ nhiệt tình, cung cấp tài liệu hỗ trợ kinh phí thực đề tài nghiên cứu từ nguồn kinh phí thực đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thực phẩm chức từ tảo Nannochloropsis oculata” Đặc biệt, xin ghi nhớ tình cảm, giúp đỡ gia đình bạn bè ln ln đồng hành, chia sẻ khó khăn tơi q trình nghiên cứu iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN viii DANH MỤC HÌNH ix DANH MỤC BẢNG x TRÍCH YẾU LUẬN VĂN xi “Vi tảo Nannochloropsis oculata; thời điểm thu hoạch; thu hồi sinh khối; sấy khô sinh khối; hiệu suất thu hồi” xii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ TẢO N OCULATA 1.1.1 Đặc điểm phân loại 1.1.2 Đặc điểm hình thái 1.1.3 Thành phần dinh dưỡng tảo N oculata 1.1.4 Một số ứng dụng tảo thực phẩm đời sống 1.1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng tảo N oculata Thế giới 1.1.6 Tình hình nghiên cứu ứng dụng N.oculata nước 1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH THU SINH KHỐI TẢO 1.2.1 Pha sinh trưởng 1.2.2 Các phương pháp thu sinh khối 10 1.2.2.1 Phương pháp kết tảo chất tạo 12 1.2.2.2 Phương pháp kết tạo điểu chỉnh pH 15 1.2.2.3 Phương pháp thu sinh khối tảo ly tâm liên tục 16 1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP LÀM KHÔ 16 1.3.1 Khái niệm phương pháp làm khô 16 1.3.2 Phân loại phương pháp sấy 17 1.3.2.1 Phương pháp sấy nóng 17 1.3.2.2 Phương pháp sấy lạnh 18 1.3.3 Một số nghiên cứu phương pháp làm khô tảo 19 1.3.3.1 Sấy bơm nhiệt (Heat pump drying - HPD) 20 1.3.3.2 Sấy chân không thăng hoa (đông khô) 21 1.3.3.3 Giới thiệu công nghệ sấy phun 26 CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 v 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 31 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.2.1 Các phương pháp phân tích 32 2.2.2 Phương pháp xác định mật độ tế bào tốc độ tăng trưởng vi tảo 33 2.2.3 Phương pháp xác định suất nuôi vi tảo 33 2.2.4 Phương pháp xác định tốc độ tăng trưởng tương đối tảo 34 2.2.5 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34 2.2.5.1 Bố trí thí nghiệm tổng thể nghiên cứu thu nhận sấy khô sinh khối tảo N Oculata 34 2.2.5.2 Bố trí thí nghiệm xác định thông số tối ưu 35 2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 39 2.4 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 39 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM THU HOẠCH TẢO 40 3.1.1 Sự biến đổi sinh khối tảo theo pha sinh trưởng 40 3.1.2 Sự biến đổi hàm lượng lipid, protein carbohydrat theo pha sinh trưởng 42 3.2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP CHO Q TRÌNH THU NHẬN SINH KHỐI TẢO 45 3.2.1 Thu nhận sinh khối phương pháp kết 45 3.2.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả kết tảo N oculata 45 3.2.1.2 Ảnh hưởng mật độ sinh khối đến khả kết tảo N oculata 46 3.2.1.3 Ảnh hưởng chất tạo khác đến hiệu suất kết vi tảo N oculata 47 3.2.1.4 Ảnh hưởng chitosan kết hợp với pH đến hiệu suất kết tảo 49 3.2.1.5 Ảnh hưởng nồng độ chitosan đến hiệu suất kết mật độ tảo khác 51 3.2.2 Thu sinh khối phương pháp ly tâm 53 3.2.2.1 Ảnh hưởng tốc độ ly tâm lưu lượng đầu vào đến hiệu suất thu hồi tảo N oculata 53 3.2.2.2 Xác định số thành phần dinh dưỡng sinh khối vi tảo N oculata 54 3.3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO 55 3.3.1 Nghiên cứu sấy khô sinh khối tảo N oculata kỹ thuật sấy bơm nhiệt 55 3.3.2 Nghiên cứu sấy khô sinh khối tảo N oculata phương pháp đông khô 56 3.3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ lạnh đông đến độ ẩm sản phẩm 56 3.3.2.2 Ảnh hưởng thời gian nhiệt độ sấy đến độ ẩm sản phẩm 57 3.3.3 Nghiên cứu sấy khô sinh khối tảo phương pháp sấy phun 59 vi 3.3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí sấy 59 3.3.3.2 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu 59 3.3.3.3 Ảnh hưởng tốc độ quay đầu phun sương 61 3.3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ tảo ban đầu đến chất lượng sản phẩm 61 3.3.4 Tối ưu hóa làm khơ sinh khối tảo phương pháp sấy phun 62 3.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH THU NHẬN, TẠO BỘT SINH KHỐI TẢO VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM 67 3.4.1 Đề xuất quy trình thu nhận, tạo bột sinh khối tảo 67 3.4.2 Đánh giá chất lượng bột vi tảo 69 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 72 PHỤ LỤC i PHỤ LỤC CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU i PHỤ LỤC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Q TRÌNH THU NHẬN VÀ SẤY KHƠ SINH KHỐI TẢO N OCULATA vi PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ SẢN PHẨM ix vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Kí hiệu viết tắt EPA PUFA Diễn giải : Eicosapentaenoic acid : Các acid béo chưa bão hịa có nhiều nối đơi (Polyunsatured fatty acids) (có từ nối đôi trở lên) PAM : Polymer polyacrylaminde TNS : Tác nhân sấy HPD : Heat Pump Drying - Sấy bơm nhiệt ATTP : An toàn thực phẩm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam KPH : Negative (không phát hiện) VSV : Vi sinh vật viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vi tảo N Oculata kính hiển vi Hình 1.2 Các pha tăng trưởng vi tảo Hình 1.3: Cơng thức cấu tạo chitosan 13 Hình 1.4 Cơ chế tạo bơng Chitosan 15 Hình 1.5 : Đồ thị biểu trình sấy thăng hoa 23 Hình 1.6 Đường cong sấy .25 Hình 2.1 Hình ảnh vi tảo Nannochloropsis oculata (Droop) D J Hibberd kính hiển vi 31 Hình 2.2 Sơ đồ tổng quát nội dung nghiên cứu 35 Hình 2.2a Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn thời điểm thu hoạch tảo thích hợp 36 Hình 2.2b Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn phương pháp thu sinh khối 37 Hình 2.2c Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn phương pháp sấy khô 38 Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian nuôi đến mật độ tế bào sinh khối tảo N oculata 40 Hình 3.2 Sự biến đổi hàm lượng lipid, protein carbohydrat theo pha sinh trưởng .42 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo tảo .46 Hình 3.4 Ảnh hưởng mật độ sinh khối đến khả kết tảo .47 Hình 3.5 Ảnh hưởng chất tạo đến hiệu suất tạo tảo: 48 (a) Al2SO4, (b) Ca(OH)2, (c) Chitosan (d) PAM .48 Hình 3.6 Ảnh hưởng chất tạo bơng pH đến hiệu suất tạo tảo 50 Hình 3.7 Mối tương quan mật độ sinh khối tảo liều lượng chất tạo 51 Hình 3.8 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian sấy đến hiệu suất làm khô sản phẩm .55 Hình 3.9: Ảnh hưởng nhiệt độ lạnh đơng đến q trình sấy thăng hoa 57 Hình 3.10: Ảnh hưởng thời gian nhiệt độ sấy đến hàm ẩm sản phẩm 58 Hình 3.11: Tảo N.oculata sấy phương pháp đông khô 58 Hình 3.12 Ảnh hưởng tốc độ bơm nhập liệu đến hiệu suất thu hồi độ ẩm sản phẩm 60 Hình 3.13 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nồng độ chất tan tốc độ bơm đến độ ẩm tảo 65 Hình 3.14 Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng nồng độ chất tan tốc độ bơm đến độ ẩm tảo 65 Hình 3.15 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy tốc độ bơm đến độ ẩm tảo .65 Hình 3.16 Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy tốc độ bơm đến độ ẩm tảo 65 Hình 3.17 Đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy nồng độ chất tan đến độ ẩm tảo .65 Hình 3.18 Đồ thị đường đồng mức biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy nồng độ chất tan đến độ ẩm tảo 65 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật chitosan 32 Bảng 3.1 Tốc độ tăng trưởng tích lũy sinh khối theo thời gian ni .41 Bảng 3.2 Kết phân tích số tiêu chất lượng 43 Bảng 3.3 Ảnh hưởng tốc độ ly tâm lưu lượng đầu vào đến hiệu suất thu hồi tảo 53 Bảng 3.4: Thành phần dinh dưỡng tảo N oculata xử lý sau thu sinh khối 54 Bảng 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí đầu vào 59 Bảng 3.6 Ảnh hưởng tốc độ quay đầu phun sương 61 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nồng độ tảo ban đầu đến chất lượng sản phẩm sấy 62 Bảng 3.8 Kết thí nghiệm mơ hình Box-Behnken 63 Bảng 3.9 Kết xử lý số liệu phần mềm Stargraphic XV 63 Bảng 3.10 Kết dự đoán tối ưu cho hàm ẩm theo mơ hình Box-Behnken 66 Bảng 3.11 Kết kiểm chứng tối ưu theo tiên đoán thực nghiệm 66 Bảng 3.12 Kết đánh giá số tiêu chất lượng bột vi tảo N oculata 70 Bảng 3.13 Kết đánh giá số tiêu kim loại nặng bột vi tảo N oculata .70 Bảng 3.14 Kết đánh giá số tiêu vi sinh vật bột vi tảo N oculata 71 Bảng Thành phần dinh dưỡng môi trường F/2 v x 28 Gill, I and Valivety, R., (1997) Polyunsaturated fatty acids, part 1: occurrence, biological activities and applications Trends Biotechnol 15: 401–409 29 Goh L.P., Lop S.P., Fatimah M.Y.,& Perumal K., (2009) Puification of unicellular algae, Nannochloropsis oculata sp And Isochrysis sp., by using of different light intensity and salt concentrations Iranian journal of biology spring 2009; 22(1): 95-102 30 Gómez-Coronado, D.J., Ibanez, E., Rupérez, F.J and Barbas, C (2004) Tocopherol measurement in edible products of vegetable origin Journal of Chromatography A 1054, 227–233 31 Gregory, I., Duan, J., (2001) Hydrolyzing metal salts as coagulants Pure Appl Chem 73, 201-2026 32 Harith, Z.T., Yusoff, F.M., Mohamed, M.S., Shariff, M., Ariff, A., (2009) Effect of different flocculants on the flocculation performance of microalgae, Chaetoceros calcitrans cells Afr J Biotechnol 8, 5971-5978 33 Heasman, M., Diemar, J., O’Connor, W., Sushames, T., Foulkes, L & Nell, J.A., (2000) Development of extended shelf-life microalgae concentrate diets harvested by centrifugation for bivalve molluscs – a summary Special issue: Live feeds and microparticulate diets Aquaculture Res 31: 8–9, 637–59; 59 ref 34 Hibberd, D.J., (1981) Notes to the taxonomy and nomenclature of algae classes Eustigmatophyceae and Tribophyceae (synonym Xanthophyceae) Botanical J Linnean Society, 82: 3-119 35 Hoffman, Y., (1999) Long term culture of Nannochloropsis sp in open raceway ponds 8th International Conference for Applied Algology, Abstracts p 133 36 Hostmark AT, Bjerkedal T, Kierulf P, Flaten H, Ulshagen K Fish oil and plasma fibrinogen BMJ 1988; ;297::180-1 37 Hu Qunju , Xiang Wenzhou , Dai Shikun , Li Tao , Yang Fangfang, Jia Qikun , Wang Guanghua , Wu Hualian (2015) The influence of cultivation period on growth and biodiesel properties of microalga Nannochloropsis gaditana 1049 Bioresource Technology 192 157–164 77 38 Knuckey, R.M., Brown, M.R., Robert, R., Frampton, D.M.F., (2006) Production of microalgal concentrates by flocculation and their assessment as aquaculture feeds Aquacultural Engineering 35, 300-313 39 Krishnamurthy, K., S Jun, J Irudayaraj, A Demirci, and H.K Khurana (2010) Infrared radiation heating for food safety improvement In Infrared Heating for Food and Agricultural Processing Editor: Zhongli Pan CRC Press ISBN: 9781420090970 40 Lavens, P., Sorgeloos, P., (1996) Manual on the production and use of live food for aquaculture FAO Fisheries Technical Paper No 361, 295 pp 41 Liau B C., Chun-Ting Shen, Fong-Ping Liang, Siang-En Hong, Ting-Ting Jong, Chieh-Ming J Chang , Shih-Lan Hsu, (2010) Supercritical fluids extraction and anti-solvent purification of carotenoids from microalgae and associated bioactivity The Journal of Supercritical Fluids55(1): 169-175 42 McClausland, M.A., Brown, M.R., Barrett, S.M., Diemar, J.A., Heasman, M.P., (1999) Evaluation of live microalgae and microbial pastes as supplementary food for juvenile Pacific oyster (Crassostrea gigas) Pure Appl Chem 73, 20172026 43 Millamena O.M., Aujero E.J., Borlongan I.G (1990) Techniques on algae harvesting and preservation for use in culture as larval food Aquacult Eng 9: 295304 44 Moraine R, Shelef G, Sandbank F, Bar-Moshe Z, Shvartzbard I Recovery of sewage borne algae: flocculation and centrifugation technique In: Shelef G, Soeder CJ, editors Algae biomass Amsterdam: Elsevier; (1980) p 531–46 45 Morist A., Montesinos J.L., Cusido J.A., Godia F (2001) Recovery and treatment of Spirulina platensis cells cultured in a continuous photobioreactor to be used as food Process Biochem 37, 535-547 46 Muller-Feuga, A., Moal, J & Kaas, R (2003) The Microalgae of Aquaculture In Lyve feeds in marine aquaculture Støttrup, J G & McEvoy, L A (eds.) Blackwell science Ltd Oxfort: 206-252 78 47 Murakami R & Hashimoto H, (2008) Unusual Nuclear Division in Nannochloropsis oculata (Eustigmatophyceae, Heterokonta) which May Ensure Faithful Transmission of Secondary Plastids Protist 160: 41-49 48 Nordøy, A (1991) Is There a Rational Use for n-3 Fatty Acids (fish oils) in Clinical Medicine? Durgs 42, 331–342 49 Ratti C (2001) Hot air and freeze-drying of high value foods: a review J Food Eng 49, 311-319 50 Rebolloso-Fuentes M, Navarro-Perez A, Garcia-Camacho F, Ramos-Miras J, Guil-Guerrero J (2001) Biomass nutrient profiles of the microalga Nannochloropsis J Agric Food Chem 49:2966–2972 16 51 Richmond, A., Cheng-Wu, Z., (2001) Optimization of a flat plate glass reactor for mass production of Nannochloropsis sp outdoors Journal of Biotechnology 85, 259– 269 52 Ryckebosch E., Muylert K., Eeckhout M., Ruyssen T., Foubert I.(2011) Influence of drying and storage on lipid and carotenoid stability of the microalga Phaeodactylum tricornutum Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1106311069 53 Sandbank E., Hepher B (1978) The utilization of microalgae as feed for fish Ergeb Limmol 11: 108-120 54 Sanjoy Banerjee, Wei Ee Hew, Helena Khatoon, Mohamed Shariff, Fatimah Md Yusoff,(2011) Growth and proximate composition of tropical marine Chaetoceros calcitrans and Nannochloropsis oculata cultured outdoors and under laboratory conditions African Journal of Biotechnology 10(8): 1375-1383 55 Senzaki, H., Iwamoto, S., Ogura, E., Kiyozuka, Y., Arita, S., Kurebayashi, J., Takada, H.,Hioki, K., Tsubura, A., (1998) Dietary effects of fatty acids on growth and metastasis of KPL-human breast cancer cells in vivo and in vitro Anticancer Res 18: 1621–1627 79 56 Shelef, A Sukenik, M Green, (1984) Microalgae Harvesting and Processing: A Literature Review A Subcontract Report Technion Research and Development Foundation ltd.Haifa, Israel, 70p 57 Sukenik, A., Yamaguchi,Y.&Livne, A.,(1993) Alterations in lipid molecular species of the marine eustigmatophyte Nannochloropsis sp J Phycol 26: 620–626 58 Uduman N, Qi Y, Danquah MK, Forde GM, Hoadley A Dewatering of microalgal cultures: A major bottleneck to algae-based fuels J Renew Sustain Energy (2010); 2: 012701 59 Vílchez, C.; Forján, E.; Cuaresma, M.; Bédmar, F.; Garbayo, I.; Vega, J.M Marine Carotenoids: Biological Functions and Commercial Applications Mar Drugs (2011), 9, 319-333 60 Vismara, R., Vestri, S., Kusmic, C., Brarsanti, L., Gualtieri, P., 2003 Natural vitamin E enrichment of Artema salina fed freshwater and marine microalgae J Appl Phycol.15: 75–80 61 Wu.Z.,Zhu, Y., Huang, W., Zhang, C., Li, T., Zhang, Y., Li, A., (2012) Evaluation of flocculation induced by pH increase for harvesting microalgae and reuse of flocculated medium Bioresour Technol 110 496-502 62 Xu Xiong, H., Hong - qi, Z., Jian - zhong, Z & Qi, N (2004) The nutritional value of Nannochloropsis oculata in different growth phases Europe PubMed Central, 28 (4): 477 - 480 63 Zhu Y & Dunford N T (2013) Growth and Biomass Characteristics of Picochlorum oklahomensis and Nannochloropsis oculata Journal of the American Oil Chemists' Society, 90: 841 - 849 64 Qian, J W., Xiang, X J., Yang, W.Y., Wang M., Zheng, B.Q., (2004) Flocculation performance of different polyacrlamide and the relation between optimal dose and critical concentration Eur Polym J 40, 1699-1704 65 H.K.No, S.P.Meyers, W.Prinyawiwatatkul, and Z.Xu, Application of chitosan for improvement of quality and shelf life of food, Vol 72, Nr 5,2007-Journal of food science, (87-100) 80 PHỤ LỤC PHỤ LỤC CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Xác định hàm lƣợng ẩm phƣơng pháp sấyg + Nguyên lý Dùng nhiệt độ cao để làm bay hết nước mẫu thử, sau dựa vào hiệu số khối lượng mẫu thử trước sau sấy khơ, từ tính hàm lượng nước thực phẩm (%) + Dụng cụ, hóa chất: Tủ sấy điều chỉnh nhiệt độ Cân phân tích độ xác 10-4g Cốc sấy thủy tinh Đũa thủy tinh Bình hút ẩm + Tiến hành Sấy cốc đến khối lượng không đổi Cốc rửa sạch, úp khô, sấy nhiệt độ 1001500C khoảng 1h, sau lấy ra, làm nguội bình hút ẩm mang cân sấy tiếp nhiệt độ trên, làm nguội bình hút ẩm cân đến lần liên tiếp, sai khác khối lượng không 5.10-4g (sấy đến khối lượng không đổi) Cân xác khối lượng tảo N oculata (khoảng 10g), vào cốc sấy khô, đến khối lượng không đổi Dùng đũa thủy tinh dàn mẫu đáy cốc Chuyển cốc vào tủ sấy, sấy 60-800C, 2h Sau nâng nhiệt độ lên 100-1500C, sấy liên tục 3h Chú ý trình sấy sau 1h, đảo mẫu lần Lấy mẫu để nguội bình hút ẩm, sau mang cân cân phân tích, sấy tiếp nhiệt độ 100-1500C đến khối lượng khơng đổi + Tính kết quả: Độ ẩm rong tính theo cơng thức: X = G1-G2/G1-G x 100% Trong đó, X: Độ ẩm (hàm lượng nước) tảo(%) G1: Khối lượng cốc sấy mẫu thử trước sấy (g) G2: Khối lượng cốc sấy mẫu thử sau sấy (g) G: Khối lượng cốc sấy (g) i Xác định hàm lƣợng protein phƣơng pháp Kjeldadl Từ hàm lượng nitơ định lượng theo phương pháp Kjeldadl, nhân với hệ số 6,25 tính hàm lượng protein mẫu tảo + Nguyên lý Để xác định đạm tổng quát thực phẩm, người ta dùng H2SO4 đậm đặc chất xúc tác đặc biệt hỗn hợp CuSO4 K2SO4 theo tỉ lệ 1/10 để vơ hóa, mục đích để chuyển toàn ni tơ thực phẩm dạng muối (NH4)2SO4 Sau dùng NaOH đặc để lấy NH3 dùng nước lôi NH3 khỏi thiết bị chưng cất vào cốc hứng chứa H2SO4 0,1N dư, cuối dùng NaOH 0,1N chuẩn độ lại H2SO4 dư + Cách tiến hành Lấy xác 2g mẫu rong cắt nhỏ vào bình Kjeldadl Thêm g hỗn hợp chất xúc tác CuSO4 K2SO4 20 ml H2SO4 đậm đặc để nghiêng bếp điện đun từ từ Trong q trình vơ hóa màu sắc mẫu chuyển từ màu nâu đen sang màu xanh không màu Chú ý: Trong q trình vơ mẫu chưa đạt đến màu xanh mà dung dịch bị cạn lấy bình ra, để nguội thêm vào 5ml dung dịch H 2SO4 đậm đặc tiếp tục vô Khi vô hóa mẫu, tránh tượng sơi mẫu q mạnh, để bắn ngồi gây sai số, phải vơ triệt để hoàn toàn Rửa thiết bị chưng cất: Tiến hành sục rửa thiết bị chưng cất kiểm tra khớp nối phải đảm bảo kín Chuẩn bị cốc hứng: Lấy cốc thủy tinh 250 ml sạch, cho vào cốc hứng 25 ml dung dịch H2SO4 0.1 N vài giọt methyl đỏ 0.1% Đặt cốc hứng ngập đầu ống sinh hàn thiết bị chưng cất Chưng cất chuẩn độ: Cho mẫu vô hóa vào bình chưng cất thiết bị, tráng bình Kjeldadl vài lần nước cất để lấy hết mẫu thử vơ hóa, dịch tráng chuyển vào bình chưng cất Thêm vài giọt phenolphtalein 1% cho từ từ dung dịch NaOH 40% có màu đỏ ( tím đỏ), tráng phễu nước cất Đậy kín khớp nối tiến hành chưng cất lôi NH3 nước hết NH3 bình chưng cất (thử giấy đo pH) Định lượng trực tiếp NH3 bay H2SO4 0.1N dư cốc hứng, sau dùng NaOH 0,1 N chuẩn độ lại lượng ii H2SO4 0,1N dư cốc hứng đến dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng nhạt + Tính kết Hàm lượng đạm tồn phần tính theo công thức sau: Ntp = 0.0014 x ( A – B) x 100/P (%) Trong đó: A: Số ml H2SO4 0,1 N dùng cốc hứng B: Số ml NaOH 0,1N dùng chuẩn độ P: Khối lượng mẫu thử (mẫu rắn) (g) 0,0014: Số g nitơ tương ứng với 1ml H2SO4 0,1N Hàm lượng protein tảo tính theo công thức sau: XP = Ntpx6,25 (%) Xác định hàm lƣợng lipid tổng phƣơng pháp Bligh Dyer hỗn hợp chloroform/methanol + Nguyên lý Giải phóng lipid từ hợp chất với protein gluxid nhờ thủy phân chloroform CHCl3 mơi trường có cồn CH3OH + Dụng cụ hóa chất Sử dụng dụng cụ, hóa chất thơng thường phịng thí nghiệm + Tiến hành Cân 50 - 100 g mẫu tảo hay bã rong đem ngâm chiết CHCl : CH3OH tỉ lệ 1: ( 100ml CHCl3 : 200ml CH3OH ) ngâm 6h (chiết lần) Bổ sung 100ml CH3Cl, sau thêm 100ml nước vào lắc đều, phân lớp, lấy phần dung dịch phía dưới, rửa lại nước lần, sau đem làm khan Na2SO4, dịch chiết thu đem cô cất, loại dung môi máy quay cất chân không 40 0C áp suất 25tor Hàm lượng dầu béo thu sau cân cân phân tích Sorturios analytic tính tốn theo phần trăm khối lượng so với mẫu ban đầu + Tính kết quả: Hàm lượng lipid (%) tính theo cơng thức sau: A = p x 100/ G (%) Trong đó: A: Hàm lượng lipd mẫu thử (%) p: Khối lượng lipid đem cân (g) G: Khối lượng mẫu thử (g) iii Xác định hàm lƣợng tro toàn phần phƣơng pháp trọng lƣợng + Nguyên lý Dùng sức nóng (550 - 600 0C) nung cháy hồn tồn chất hữu Phần cịn lại đem cân tính hàm lượng tro tồn phần mẫu phân tích + Dụng cụ, vật liệu thuốc thử Chén nung sứ Đèn cồn bếp điện Lò nung điều chỉnh nhiệt độ Cân phân tích Bình hút ẩm, phía để chất hút ẩm H2O2 10 thể tích HNO3 đậm đặc + Tiến hành Nung chén sứ rửa lò nung đến (550 - 600 0C) đến trọng lượng không đổi Để nguội bình hút ẩm cân phân tích xác đến 10-4 gam Cho vào chén khoảng 5g chất thử Cân tất cân phân tích với độ xác Cho tất vào lò nung tăng từ từ nhiệt độ đến 50 - 500 0C Nung tro trắng, nghĩa loại hết chất hữu thông thường khoảng - h Trường hợp tro đen, lấy để nguội, cho thêm vài giọt H2O2 10 thể tích HNO3 đậm đặc nung lại tro trắng Để nguội bình hút ẩm Cân cân phân tích độ xác Tiếp tục nung thêm nhiệt độ 30 phút để nguội bình hút ẩm cân Lặp lặp lại thao tác cho dến trọng lượng không đổi Kết lần nung cân liên tiếp khơng chênh q 0,0005g + Tính kết Hàm lượng tro theo % (X1) tính cơng thức: X1 = G2 -G/G1 -G x 100% Trong đó: X1: Hàm lượng tro mẫu phân tích (%) G1: Khối lượng chén nung mẫu (g) G: Khối lượng chén nung (g) G2: Khối lượng chén nung tro trắng (g) iv Môi trƣờng nuôi tảo Môi trƣờng dinh dƣỡng: Môi trường dinh dưỡng F/2 (Guillyard, 1975) dùng cho phân lập nuôi dưỡng, lưu giữ giống tảo N.oculata phịng thí nghiệm ni thử nghiệm ngồi trời Thành phần hàm lượng chất cụ thể biểu thị Bảng Bảng Thành phần dinh dƣỡng môi trƣờng F/2 Dung dịch (g/L) Thành phần Thể tích dùng Nồng độ (M) NaNO3 150 1mL 1,76x10-3 NaH2PO4 1mL 7,24x10-5 Khoáng vi lượng 1mL 2,12x10-4 Vitamin 0,5mL Dung dịch muối khoáng Na2EDTA 6,30g 2,34x10-5 FeCl3.6H2O 8,72g 2,34x10-5 CuSO4.5H2O 360 1mL 1,82x10-6 ZnSO4.H2O 44 1mL 1,53x10-7 CoCl2.6H2O 20 1mL 8,40x10-8 MnCl2.4H2O 19,6 1mL 7,86x10-8 Na2MoO4.6H2O 12,6 1mL 5,20x10-8 Dung dịch vitamin Thiamine.HCl Cyanocobalamin 400mg 5,92x10-7 1mL 3,69x10-9 Nguồn nƣớc biển: Nước biển sử dụng cho nuôi tảo có nguồn gốc từ vùng biển Cát Bà độ mặn từ 25-30 ‰ (đo khúc xạ kế), trữ điều kiện tối sử dụng Nước lọc thô qua hệ thống lọc với cột lọc có đường kính mắt lọc µm m Sau đó, nước biển khử trùng chlorine nồng độ 30 ppm để ngày, trung hòa Na2S2O3 nồng độ 30 ppm (trong thời gian khử trùng trung hịa cần sử dụng sục khí) v PHỤ LỤC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THU NHẬN VÀ SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO N OCULATA Bảng 2.1 Sự biến đổi mật độ tế bào sinh khối tảo N oculata theo thời gian nuôi Ngày 10 12 13 14 17 18 19 Lần 15000 20650 31250 35750 54700 73200 95640 120450 149530 175640 205640 230550 251320 271530 280600 272500 Tốc độ tăng trưởng 0,319665 0,414304 0,134531 0,425313 0,291332 0,267396 0,230644 0,216262 0,160939 0,157691 0,114341 0,086259 0,077346 0,032858 Lần 15000 19860 29840 34210 53470 72050 93680 119550 148320 176410 206320 231240 250820 274320 280900 271630 Tốc độ tăng trưởng 0,280657 0,407142 0,136668 0,446603 0,29824 0,262524 0,24385 0,215637 0,173439 0,156618 0,114028 0,081279 0,08956 0,023703 -0,03356 Lần 15000 21230 32050 36450 55460 74650 95910 121350 149370 176310 204630 230450 251280 270650 280300 270610 Tốc độ tăng trưởng 0,347365 0,411882 0,128644 0,419721 0,297148 0,2506 0,235269 0,207748 0,165817 0,14896 0,11883 0,086534 0,074259 0,035034 Mật độ trung bình 15000 20580 31046,67 35470 54543,33 73300 95076,67 120450 149073,3 176120 205530 230746,7 251140 272166,7 280600 271580 Bảng 2.2 Sự biến đổi hàm lƣợng lipid, protein carbohydrat theo pha sinh trƣởng Lipid Average Std Protein Average Std ngày 13 ngày 16 ngày 18 ngày 5,75 9,82 11,79 19,55 21,52 24,30 4,52 9,46 11,20 19,40 21,15 24,09 4,25 10,30 11,81 19,61 22,01 24,99 4,84 9,86 11,60 19,52 21,56 24,46 0,799562 0,421565 0,344081 0,107194 0,432206 0,47085 27,12 29,31 32,31 24,35 20,05 13,75 26,6 28,92 31,34 25,15 21,3 14,2 27,35 29,54 32,62 24,6 20,65 13,5 27,02 29,26 32,09 28,65 26,34 20,45 0,667757 0,313422 0,384231 0,409268 0,625167 0,35473 vi Carbohydat Average Std 15,6 17,58 23,2 18,03 15,71 14,57 15,6 18,05 22,3 19,3 16,18 15,14 16,25 17,2 22,6 19,5 15,49 14,39 15,82 17,61 22,70 18,94 15,86 14,7 0,375278 0,425793 0,458258 0,797266 0,352467 0,391535 Bảng 2.3 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất tạo tảo Thời gian pH8 pH8.5 pH9 pH9.5 pH10 pH10.5 Hiệu suất kết % pH11 pH11.5 pH12 0,5 0,5 0,6 0,6 51,3 76,5 92,6 32,5 26,1 10 0,6 0,6 0,7 0,6 78,5 88,4 97,6 45,2 40,2 30 0,6 0,6 0,8 10,3 80,3 89,9 98,5 59,7 51,6 60 0,8 2,3 2,5 25,4 84,6 91,6 98,5 78,5 65,7 90 2,6 2,8 26,7 85,4 94,7 98,5 84,6 83,6 120 1,2 3,6 3,7 28,8 85,8 96,4 98,5 94,7 93,2 Bảng 2.4 Ảnh hƣởng mật độ sinh khối đến khả kết tảo Mật độ tảo pH10 pH10.5 pH11 Hiệu suất kết % pH11.5 0.6 g/l 77,5 89,6 98,1 46,6 1.5 g/l 50,4 72,4 81,7 62,4 2.4 g/l 36,7 47,5 63,8 52,6 3.6 g/l 25,6 37,8 52,4 41,8 Bảng 2.5 Ảnh hƣởng chất tạo pH đến hiệu suất tạo tảo pH7 Thời gian pH8 pH9 pH10 Hiệu suất kết % 32,6 42,5 83,7 78,5 10 47,7 57,8 92,6 85,8 30 62,5 72,5 96,5 90,7 60 79,1 91,3 98,2 92,3 90 82,4 92,4 98,2 92,3 120 87,6 93,5 98,2 92,1 vii Bảng 2.6 Mối tƣơng quan mật độ sinh khối liều lƣợng chất tạo Liều lượng chất tạo (g/l) 0,04 0,06 0,08 Mật độ tảo (g/l) 0,1 0,12 0,14 0,16 Hiệu suất tạo % 0,2 g/l 57,6 92,5 94,2 93,2 91,3 87,6 84,5 0,6 g/l 5,8 9,5 52,6 93,2 92,6 91,4 87,5 1,5 g/l 0,8 4,9 37,5 73,4 85,6 94,5 93,7 2,4 g/l 0,6 0,7 21,3 62,8 75,6 82,7 93,7 Bảng 2.7 Ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian sấy đến hiệu suất làm khô sản phẩm Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) 35 40 22,5 30,7 41,4 52,1 34,8 42,1 55,7 68,4 12 42,9 51,1 73,3 74,6 16 53,4 60,2 73,3 74,7 45 Hiệu suất kết % 50 Bảng 2.8 Ảnh nhiệt độ lạnh động đến trình sấy thăng hoa Chỉ tiêu đánh giá Độ ẩm sản phẩm sau sấy Nhiệt độ lạnh đông -20 Lần Lần Lần Trung bình 3,63 3,58 3,6 3,6±0,02 -30 2,15 2,07 2,09 2,1±0,04 -40 1,97 2,08 2,04 2,03±0,05 -50 1,86 1,84 1,97 1,89±0,07 -60 1,8 1,91 1,93 1,88±0,07 Bảng 2.9 Ảnh hƣởng thời gian nhiệt độ sấy đến hàm ẩm sản phẩm sấy thăng hoa Nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) 30 24 26,3 22,5 21,7 21,3 30 20 16,7 15,6 14,2 36 14,6 10,9 9,8 8,9 42 9,5 6,8 5,9 4,8 48 4,2 2,1 2,03 2,03 35 40 Độ ẩm sản phẩm sau sấy (%) viii 45 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ SẢN PHẨM Hình 3.1 Hình ảnh chiết Soxhlet Hình 3.4 Tủ sấy Hình 3.6 Máy ly tâm liên Hình 3.2 Thiết bị phá mẫu (vơ hóa) Hình 3.3 Thiết bị cất đạm tự động Hình 3.5 Thiết bị quay chân khơng Hình 3.7 Thiết bị đơng khơ ix tục Hình 3.8 Máy sấy bơm nhiệt Hình 3.9 Hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao HPLC Hình 3.10 Thiết bị sấy phun Hình 3.11 Mơ hình ni QSK dạng ống Hình 3.13 Sản phẩm tảo sấy bơm nhiệt Hình 3.14 Sản phẩm tảo sấy phun x Hình 3.12 Thu hoạch tảo ống roto ly tâm liên tục Hình 3.15 Sản phẩm tảo sấy đơng khơ Hình 3.16 Khả kết tảo bổ sung Al2(SO4)3 Ca(OH)2 nồng độ khác Hình 3.17 Khả kết tảo bổ sung chitosan nồng độ khác Hình 3.18 Kết bơng điều chỉnh pH Hình 3.19 Kết bơng Chitosan 0,1g/l kết hợp với điều chỉnh pH= 7, 8, 9, 10 xi ... thu hồi tảo N oculata 53 3.2.2.2 Xác định số thành phần dinh dưỡng sinh khối vi tảo N oculata 54 3.3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO 55 3.3.1 Nghiên cứu sấy khô sinh khối. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG PHẠM HUY HƢNG NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ SẤY KHÔ SINH KHỐI TẢO NANNOCHLOROPSIS OCULATA ĐỂ PHỤC VỤ SẢN SUẤT THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Công nghệ Sau thu. .. nguyên liệu để sản xuất thực phẩm nói chung thực phẩm chức nói riêng Sản phẩm sau sấy bao gói bảo quản thời gian dài Việc tạo sản phẩm từ vi tảo N oculata ứng dụng vào sản xuất thực phẩm, luận